JP4533037B2 - Offside line detection device and program thereof - Google Patents
Offside line detection device and program thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4533037B2 JP4533037B2 JP2004230784A JP2004230784A JP4533037B2 JP 4533037 B2 JP4533037 B2 JP 4533037B2 JP 2004230784 A JP2004230784 A JP 2004230784A JP 2004230784 A JP2004230784 A JP 2004230784A JP 4533037 B2 JP4533037 B2 JP 4533037B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- player
- dimensional
- area
- coordinates
- coordinate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 125
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 15
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 101100129500 Caenorhabditis elegans max-2 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
本発明は、スポーツ映像用のCG(Computer Graphics)合成技術に関し、より詳細には、サッカー競技映像から、CG合成に使用するためのオフサイドラインの位置を検出するオフサイドライン検出装置及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a CG (Computer Graphics) synthetic techniques for sports video, and more particularly, from football video offside line detecting device for detecting the position of the offside line for use in the CG synthesis and its program Related.
従来、スポーツ映像用のCG合成技術としては、アメリカンフットボールにおける攻撃の単位となる10ヤードラインを、映像上に仮想的に重畳して可視化する装置が実用化されている。また、ゴルフにおけるティーショットの飛距離を見やすくするために、特定の距離に直線等の図形をスケールとして映像上に仮想的に重畳する装置が存在する。また、競泳やスピードスケートにおいて、過去の泳者又は走者の実映像を、現在の競技映像に重畳して視覚化する技術が存在する。
さらに、スポーツ競技者に電磁読み取り用のタグを取り付けることで、スポーツ競技者(選手)の位置を検出し、その位置によって、サーカー競技のオフサイドライン等を可視化する技術が開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。
Furthermore, a technique for detecting the position of a sports athlete (player) by attaching a tag for electromagnetic reading to a sports athlete, and visualizing an offside line of a sports competition is disclosed based on the position (Patent Document) 1, see Patent Document 2).
しかし、従来のスポーツ映像用CG合成技術では、例えば、アメリカンフットボールにおける10ヤードラインを映像に重畳する場合、その10ヤードラインは一方のチームの攻撃期間中、静的な物理量であって、その期間中、10ヤードラインを示すCGを映像上に固定的に重畳するだけでよい。また、ゴルフの飛距離をスケールとして映像に重畳する場合、そのスケールは完全に静的な物理量であって、例えば、10ヤード間隔、50ヤード間隔等の固定的なスケールをCGとして映像上に重畳すればよい。 However, in the conventional sports video CG composition technology, for example, when a 10-yard line in American football is superimposed on a video, the 10-yard line is a static physical quantity during the attack period of one team, and the period Among them, the CG indicating the 10 yard line need only be fixedly superimposed on the video. In addition, when the golf flight distance is superimposed on the video as a scale, the scale is a completely static physical quantity. For example, a fixed scale such as a 10-yard interval or a 50-yard interval is superimposed on the video as a CG. do it.
一方、競泳やスピードスケートの例のように、過去の泳者又は走者の実映像を、現在の競技映像に重畳する場合、扱うCGのデータ(過去の泳者又は走者の実映像)は、動的なものであるが、予め蓄積された過去の物理量である。
すなわち、従来のスポーツ映像用CG合成技術では、例えば、サッカー競技のオフサイドラインのように、実時間で変化する物理量を映像に重畳することができないという問題がある。
On the other hand, when an actual video of a past swimmer or runner is superimposed on a current competition video, as in the case of swimming or speed skating, the CG data to be handled (actual video of past swimmer or runner) is dynamic. Although it is a thing, it is a past physical quantity accumulated in advance.
That is, the conventional sports video CG composition technique has a problem that physical quantities that change in real time cannot be superimposed on the video, such as an offside line in a soccer game.
また、スポーツ競技者に電磁読み取り用のタグを取り付けることで、サッカー競技のオフサイドライン等を可視化する技術では、スポーツ競技者(選手)にタグを取り付けなければならず、取り扱いが面倒であるとともに、ユニフォームの材質感に対して異物感を与えることとなり、選手に負担をかけてしまうという問題がある。さらに、選手の転倒等による衝撃によっては、タグが損傷して誤作動を起こしてしまうという問題がある。 In addition, by attaching a tag for electromagnetic reading to sports athletes, the technology for visualizing off-side lines of soccer competitions, etc. must attach tags to sports athletes (players), and handling is troublesome. There is a problem that it gives a sense of foreign material to the material feeling of the uniform and puts a burden on the players. Furthermore, there is a problem that the tag may be damaged due to an impact caused by the fall of the player, causing malfunction.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、スポーツ競技を撮影した映像から、電磁読み取り用のタグを取り付けることなく、チーム別に選手の位置を検出することで、サッカー競技のオフサイドラインの位置を動的に検出することが可能なオフサイドライン検出装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems described above, the image obtained by photographing a sports competition, without attaching a tag for conductive magnetic reading, by detecting the position of the player by team football It is an object of the present invention to provide an offside line detection device capable of dynamically detecting the position of a game offside line and a program thereof.
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載のオフサイドライン検出装置は、サッカー競技をカメラで撮影した入力映像から、オフサイドラインを検出するオフサイドライン検出装置であって、シルエット映像生成手段と、3次元選手座標推定手段と、2次元選手領域設定手段と、色統計量測定手段と、色統計量記憶手段と、分類手段と、オフサイドライン位置出力手段とを備える構成とした。 The present invention was devised to achieve the above-mentioned object. First, the off-side line detection device according to claim 1 detects an off-side line from an input video obtained by photographing a soccer game with a camera. A detection device, which is a silhouette video generation means, a three-dimensional player coordinate estimation means, a two-dimensional player area setting means, a color statistic measurement means, a color statistic storage means, a classification means, and an offside line position output. Means .
かかる構成によれば、オフサイドライン検出装置は、シルエット映像生成手段によって、入力映像から、時系列に選手領域と背景領域とに分割したシルエット映像を生成する。例えば、入力映像の色情報(色ベクトル等)によって、入力映像を2値化する。あるいは、フレーム毎に動きのある領域を選手領域として検出することで、入力映像を2値化することとしてもよい。これによって、入力映像から、選手領域の候補となる領域が抽出される。 According to this configuration, the offside line detection device generates a silhouette video that is divided into a player area and a background area in time series from the input video by the silhouette video generation means. For example, the input video is binarized by color information (color vector or the like) of the input video. Or it is good also as binarizing an input image | video by detecting the area | region which has a motion for every flame | frame as a player area. Thus, a candidate area for the player area is extracted from the input video.
そして、オフサイドライン検出装置は、3次元選手座標推定手段によって、シルエット映像における選手領域の位置(例えば、重心位置)と、カメラが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、選手領域の位置を3次元座標上で追跡することで、前記選手の位置を推定する。すなわち、3次元選手座標推定手段は、カメラで撮影した2次元画像を、カメラの位置及び焦点距離に基づいて、実空間(3次元座標)上に逆投影し、その3次元座標上で選手領域の位置を追跡することで、選手の位置を3次元推定選手座標として推定する。これによって、入力映像上に映っている選手の実空間上の位置が特定される。また、選手が重なって同一のシルエットとなった選手領域であっても、その重なり(隠蔽)を検出することができる。なお、この段階では、選手のチーム等の区別は行われていない。 Then, the offside line detection device uses the three-dimensional player coordinate estimation unit to determine the player region based on the position of the player region in the silhouette image (for example, the center of gravity position), the position where the camera is installed, and the focal length at the time of shooting. The position of the player is estimated by tracking the position of the player on the three-dimensional coordinates. That is, the three-dimensional player coordinate estimation means back-projects a two-dimensional image captured by the camera onto the real space (three-dimensional coordinates) based on the position and focal length of the camera, and the player region on the three-dimensional coordinates. By tracking the position of the player, the position of the player is estimated as three-dimensional estimated player coordinates. As a result, the position of the player on the input video in the real space is specified. Moreover, even if the player areas overlap with each other and have the same silhouette, the overlap (hiding) can be detected. At this stage, the teams of players are not distinguished.
さらに、オフサイドライン検出装置は、2次元選手領域設定手段によって、3次元選手座標推定手段で推定された選手領域毎の3次元推定選手座標を、カメラの位置及び焦点距離に基づいて投影変換することで、2次元座標に変換し、予め定めた選手の大きさにより、入力映像内における、選手が存在する2次元選手領域、例えば、矩形領域を設定する。これによって、個々の3次元推定選手座標で特定された選手領域と、2次元の選手領域とを対応付ける。
そして、オフサイドライン検出装置は、色統計量測定手段によって、2次元選手領域設定手段で設定された2次元選手領域と、シルエット映像内の選手領域との共通する領域内で、入力映像の色の統計量を測定する。このように、色の統計量を、2次元選手領域と、シルエット映像内の選手領域との共通する領域内で測定することで、シルエットとして重なっている選手であっても、別々の選手として色の統計量を測定することが可能になる。
Furthermore, the offside line detection device, the two-dimensional player area setting means, a three-dimensional estimation player coordinates for each estimated player area in 3 dimensional players coordinate estimating means, be projection transformation based on the position and focal length of the camera Then, it is converted into two-dimensional coordinates, and a two-dimensional player area where the player exists, for example, a rectangular area, is set in the input video according to a predetermined player size. Thereby, the player area specified by the individual three-dimensional estimated player coordinates is associated with the two-dimensional player area.
Then, the offside line detection device detects the color of the input video in an area common to the two-dimensional player area set by the two-dimensional player area setting means and the player area in the silhouette video by the color statistic measurement means. Measure statistics. In this way, by measuring the color statistics in the common area between the two-dimensional player area and the player area in the silhouette video, even if the players overlap as silhouettes, the colors can be displayed as different players. It becomes possible to measure the statistic.
また、オフサイドライン検出装置は、少なくともチーム毎のゴールキーパの服色に基づく色の統計量と非ゴールキーパの服色に基づく色の統計量とを記憶した色統計量記憶手段を備えている。このため、オフサイドライン検出装置は、分類手段によって、色統計量記憶手段に記憶されている色の統計量と、色統計量測定手段で測定された色の統計量とに基づいて、選手をその選手が属するチーム別にゴールキーパと非ゴールキーパとに分類することが可能になる。
そして、オフサイドライン検出装置は、オフサイドライン位置出力手段によって、分類手段で分類された選手毎のチームと、3次元選手座標推定手段で推定された3次元推定選手座標とに基づいて、オフサイドラインの位置を特定して出力する。
このとき、オフサイドライン位置出力手段は、現在注目しているチーム側のゴールキーパが分類手段で分類されていない場合、分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに最も近い位置をオフサイドラインの位置として特定し、現在注目しているチーム側のゴールキーパが分類手段で分類されている場合、分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置及び当該ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに2番目に近い位置をオフサイドラインの位置として特定する。
Further, the offside line detection device includes a color statistic storage unit that stores at least a color statistic based on the color of the goalkeeper's clothes for each team and a color statistic based on the color of the non-goalkeeper's clothes . For this reason, the offside line detection device uses the classification means to determine the player based on the color statistics stored in the color statistics storage means and the color statistics measured by the color statistics measurement means. It becomes possible to classify the goal keeper and the non-goal keeper according to the team to which the player belongs.
Then, the offside line detection device uses the offside line position output means based on the team for each player classified by the classification means and the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimation means. Specify and output the position.
At this time, when the goal keeper on the team side currently focused on is not classified by the classification unit, the offside line position output unit outputs the team's non-goal keeper position among the non-goal keeper positions of the team classified by the classification unit. When the position closest to the goal line is identified as the offside line position and the goalkeeper of the team currently focused on is classified by the classification means, the position of the non-goal keeper of the team classified by the classification means and the relevant The position closest to the goal line of the team among the positions of the goalkeeper is specified as the position of the offside line.
さらに、請求項2に記載のオフサイドライン検出装置は、請求項1に記載のオフサイドライン検出装置において、前記3次元選手座標推定手段が、面積判定手段を備え、この面積判定手段によって有効と判定された選手領域について、前記3次元推定選手座標を推定することを特徴とする。
Furthermore, the offside line detection device according to
かかる構成によれば、オフサイドライン検出装置は、3次元選手座標推定手段において、面積判定手段によって、予め定めた選手の大きさに基づいて、シルエット映像における選手領域が、選手の領域として有効かどうかを判定する。すなわち、面積判定手段は、シルエット映像生成手段による2値化の際に、選手の色に類似した領域を選手領域として抽出してしまっても、その領域の大きさ(面積)が予め定めた選手の大きさの範囲に含まれない場合は、当該領域を選手領域ではないと判定する。 According to this configuration, the offside line detection device determines whether the player area in the silhouette video is effective as the player area based on the size of the player determined in advance by the area determination means in the three-dimensional player coordinate estimation means. Determine. That is, even when the area determination unit extracts a region similar to the player's color as a player region during binarization by the silhouette video generation unit, the player has a predetermined size (area) of the region. If it is not included in the size range, it is determined that the area is not a player area.
また、請求項3に記載のオフサイドライン検出装置は、請求項1に記載の選手位置検出装置において、前記3次元選手座標推定手段が、3次元座標変換手段と、第二の2次元選手領域設定手段と、面積閾値生成手段と、可変面積判定手段とを備え、この可変面積判定手段によって有効と判定された選手領域について、前記3次元推定選手座標を推定することを特徴とする。
The off-side line detection device according to
かかる構成によれば、オフサイドライン検出装置は、3次元座標変換手段によって、カメラの位置及び焦点距離に基づいて、シルエット映像における選手領域毎の2次元座標を3次元座標に変換する。そして、オフサイドライン検出装置は、第二の2次元選手領域設定手段によって、3次元座標変換手段で変換された3次元座標と、カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、入力映像内に選手が存在する2次元選手領域を設定する。さらに、面積閾値生成手段によって、2次元選手領域の大きさを基準として、選手領域が、選手の領域として有効かどうかを判定する閾値を生成する。すなわち、2次元選手領域の大きさに対して、予め定めた幅を持たせることで、閾値の上限値及び下限値とする。 According to such a configuration, the off-side line detection device converts the two-dimensional coordinates for each player area in the silhouette video into three-dimensional coordinates based on the position and focal length of the camera by the three-dimensional coordinate conversion means. The offside line detection device is based on the 3D coordinates converted by the 3D coordinate conversion means by the second 2D player area setting means, the position and focal length of the camera, and the predetermined player size. Then, a two-dimensional player area where a player exists in the input video is set. Further, the area threshold generation unit generates a threshold for determining whether or not the player area is effective as the player area based on the size of the two-dimensional player area. That is, by setting a predetermined width for the size of the two-dimensional player area, the upper limit value and the lower limit value of the threshold are set.
これによって、選手領域が選手の領域として有効か否かを判定する際の閾値が、映像上で選手の大きさが変化した場合であっても、その大きさに適応して変化するため、最適な閾値を設定することができる。
そして、オフサイドライン検出装置は、可変面積判定手段によって、面積閾値生成手段で生成された閾値に基づいて、シルエット映像における選手領域が、選手の領域として有効かどうかを判定する。これによって、選手領域の中で有効な領域を精度よく抽出することができる。
As a result, the threshold for determining whether or not the player area is valid as the player's area changes according to the size of the player even if the size of the player changes on the video. Thresholds can be set.
Then, the offside line detection device determines whether or not the player area in the silhouette video is valid as the player area based on the threshold value generated by the area threshold value generation means by the variable area determination means. This makes it possible to accurately extract an effective area in the player area.
さらに、請求項4に記載のオフサイドライン検出装置は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のオフサイドライン検出装置において、前記3次元選手座標推定手段が、検出・追跡手段と、予測・推定手段と、遅延手段とを備えていることを特徴とする。
Furthermore, the offside line detection device according to
かかる構成によれば、オフサイドライン検出装置は、検出・追跡手段によって、1単位時間過去に予測された選手領域の3次元座標である3次元予測選手座標と、現在の選手領域の3次元座標である3次元選手座標との距離に基づいて、選手領域を選手毎に検出し、追跡する。例えば、検出・追跡手段は、3次元予測選手座標と3次元選手座標との距離が最も短いものが、同一の選手領域であると判定することで、選手を追跡することができる。また、当該距離が長い場合は、その映像内に新規に選手が映ったと判定することで、新たな選手領域を検出することができる。 According to such a configuration, the offside line detection device uses the three-dimensional predicted player coordinates that are three-dimensional coordinates of the player area predicted by the detection / tracking means in the past by one unit time and the three-dimensional coordinates of the current player area. A player area is detected and tracked for each player based on a distance from a certain three-dimensional player coordinate. For example, the detection / tracking means can track the player by determining that the one having the shortest distance between the three-dimensional predicted player coordinate and the three-dimensional player coordinate is the same player region. Further, when the distance is long, it is possible to detect a new player area by determining that a player has newly appeared in the video.
そして、オフサイドライン検出装置は、予測・推定手段によって、選手追跡手段で検出し、追跡された選手毎の3次元選手座標を、時間方向に平滑化して、3次元推定選手座標とするとともに、1単位時間後の選手領域の3次元座標を3次元予測選手座標として予測する。ここで時間方向の平滑化とは、時間毎に入力される3次元選手座標を、雑音等を考慮した滑らかな移動軌跡に変換することである。例えば、予測・推定手段をカルマンフィルタとして機能させることで、雑音等を考慮した滑らかな移動軌跡に変換することである。 Then, the offside line detection device detects the three-dimensional player coordinates for each player detected by the player tracking means by the prediction / estimation means and smoothes them in the time direction to obtain the three-dimensional estimated player coordinates. The three-dimensional coordinates of the player area after unit time are predicted as the three-dimensional predicted player coordinates. Here, the smoothing in the time direction is to convert the three-dimensional player coordinates input for each time into a smooth movement locus in consideration of noise and the like. For example, the prediction / estimation means functions as a Kalman filter to convert it into a smooth movement locus that takes noise into consideration.
そして、オフサイドライン検出装置は、遅延手段によって、予測・推定手段で予測された3次元予測選手座標を1単位時間遅延させる。ここで、遅延された3次元予測選手座標は、予測・推定手段で用いられる。これによって、オフサイドライン検出装置は、選手を追跡することが可能になり、選手領域が重なった場合であっても、精度よく選手位置を特定することができる。 Then, the offside line detection device delays the three-dimensional predicted player coordinates predicted by the prediction / estimation unit by one unit time by the delay unit. Here, the delayed three-dimensional predicted player coordinates are used in the prediction / estimation means. Accordingly, the offside line detection device can track the player, and can accurately identify the player position even when the player areas overlap.
また、請求項5に記載のオフサイドライン検出装置は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のオフサイドライン検出装置において、前記色統計量記憶手段に、審判の服色の統計量を記憶しておくことで、前記分類手段は、前記選手に加え、前記審判を分類の対象とすることを特徴とする。
Further, the offside line detecting apparatus according to
かかる構成によれば、オフサイドライン検出装置は、統計量記憶手段に、審判の服色の統計量を記憶しておくことで、審判を選手と区別して認識することが可能になる。これによって、映像内において、選手だけでなく、審判の位置を検出することが可能になる。
そして、オフサイドライン検出装置は、オフサイドライン位置出力手段によって、分類手段で審判が分類されている場合、審判の中でゴールラインに最も近い位置が、ゴールキーパの分類の有無によって特定したオフサイドラインの位置よりも、予め定めた閾値を超えてゴールラインに近いときは、審判の位置の中でゴールラインに最も近い位置をオフサイドラインの位置として特定する。
According to this configuration, the offside line detection apparatus can recognize the referee separately from the player by storing the statistic of the referee's clothing color in the statistic storage means. This makes it possible to detect not only the player but also the position of the referee in the video.
Then, the offside line detection device, when the referee is classified by the classifying means by the offside line position output means, the position of the offside line specified by the presence or absence of the goalkeeper classification is the position closest to the goal line in the referee Instead, when it is close to the goal line exceeding a predetermined threshold, the position closest to the goal line among the positions of the referees is specified as the position of the offside line.
また、請求項6に記載のオフサイドライン検出装置は、サッカー競技をカメラで撮影した入力映像から、オフサイドラインを検出するオフサイドライン検出装置であって、シルエット映像生成手段と、3次元オブジェクト座標推定手段と、2次元人物領域設定手段と、色統計量測定手段と、色統計量記憶手段と、分類手段と、オフサイドライン位置出力手段とを備えていることを特徴とする。
The offside line detection device according to
かかる構成によれば、オフサイドライン検出装置は、シルエット映像生成手段によって、入力映像から、時系列にオブジェクト領域と背景領域とに分割したシルエット映像を生成する。
そして、オフサイドライン検出装置は、3次元オブジェクト座標推定手段によって、シルエット映像におけるオブジェクト領域の大きさに基づいて当該オブジェクトを人物又はボールと判定しつつ、オブジェクト領域の位置(例えば、重心位置)と、カメラが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、オブジェクト領域の位置を3次元座標上で追跡することで、前記人物又はボールの位置を推定する。
さらに、オフサイドライン検出装置は、2次元人物領域設定手段によって、3次元オブジェクト座標推定手段で推定された人物の3次元推定選手座標を、カメラの位置及び焦点距離に基づいて投影変換することで、2次元座標に変換し、予め定めた人物の大きさにより、入力映像内における、人物が存在する2次元人物領域、例えば、矩形領域を設定する。そして、オフサイドライン検出装置は、色統計量測定手段によって、2次元人物領域設定手段で設定された2次元人物領域と、シルエット映像内のオブジェクト領域との共通する領域内で、入力映像の色の統計量を測定する。
According to such a configuration, the offside line detection device, the silhouette image generating means generates a silhouette image divided from the input video, the time-based and object area and the background area.
The offside line detection device, the three-dimensional object coordinates estimating means, while the object determines that the person or ball based on the size of the object region in the silhouette image, the position of the object area (e.g., center of gravity position), The position of the person or the ball is estimated by tracking the position of the object area on the three-dimensional coordinates based on the position where the camera is installed and the focal length at the time of shooting.
Furthermore, the offside line detection device projects and converts the three-dimensional estimated player coordinates of the person estimated by the three-dimensional object coordinate estimation means based on the position and focal length of the camera by the two-dimensional person region setting means. The image is converted into two-dimensional coordinates, and a two-dimensional person area, for example, a rectangular area, in which the person exists is set in the input video according to a predetermined person size. The offside line detection device, the color statistics measuring means, a two-dimensional human region set by the 2-dimensional person area setting means, in a common area of the object area in the silhouette image, the input image color Measure statistics.
また、オフサイドライン検出装置は、少なくとも審判の服色に基づく色の統計量と、チーム毎のゴールキーパの服色に基づく色の統計量と非ゴールキーパの服色に基づく色の統計量とを記憶した色統計量記憶手段を備えている。このため、オフサイドライン検出装置は、分類手段によって、色統計量記憶手段に記憶されている色の統計量と、色統計量測定手段で測定された色の統計量とに基づいて、人物を審判、並びに、チーム別のゴールキーパと非ゴールキーパとに分類することが可能になる。
そして、オフサイドライン検出装置は、オフサイドライン位置出力手段によって、入力映像における個々の人物(選手、審判)の3次元推定人物座標及びその選手が属するチームと、ボールの位置座標とに基づいて、オフサイドラインの位置を特定することができる。
このとき、オフサイドライン位置出力手段は、現在注目しているチーム側のゴールキーパが分類手段で分類されていない場合、分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに最も近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定し、現在注目しているチーム側のゴールキーパが分類手段で分類されている場合、分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置及び当該ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに2番目に近い位置をオフサイドラインの位置として特定する。
さらに、オフサイドライン位置出力手段は、分類手段で審判が分類されている場合、審判の中でゴールラインに最も近い位置が、ゴールキーパの分類の有無によって特定したオフサイドラインの位置よりも、予め定めた閾値を超えてゴールラインに近いときは、審判の位置の中でゴールラインに最も近い位置をオフサイドラインの位置として特定する。
また、さらに、オフサイドライン位置出力手段は、3次元オブジェクト座標推定手段によって3次元推定ボール座標としてボールが検出されている場合、ボールの位置が、さきに特定したオフサイドラインの位置よりも、ゴールラインに近いときは、ボールの位置をオフサイドラインの位置として特定する。
Further, the offside line detection device, storing at least the color of statistics based on the clothing color of the referees, and the statistic of a color based on the color of the statistics and non goalkeeper clothing color based on the clothing color of the goalkeeper per team Color statistics storage means is provided. For this reason, the offside line detection apparatus judges a person based on the color statistic stored in the color statistic storage unit and the color statistic measured by the color statistic measurement unit. In addition, it is possible to classify into goal keeper and non-goal keeper for each team .
Then, the offside line detection device uses the offside line position output means to determine the offside line based on the three-dimensional estimated person coordinates of each person (player, referee) in the input video, the team to which the player belongs, and the ball position coordinates. The position of the line can be specified .
At this time, when the goal keeper on the team side currently focused on is not classified by the classification unit, the offside line position output unit outputs the team's non-goal keeper position among the non-goal keeper positions of the team classified by the classification unit. The position closest to the goal line is specified as the position of the offside line, and when the goal keeper of the team currently focused on is classified by the classification means, the position of the non-goal keeper of the team classified by the classification means and Among the positions of the goal keeper, the position closest to the goal line of the team is specified as the position of the offside line.
Further, the offside line position output means, when the referee is classified by the classification means, the position closest to the goal line in the referee is determined in advance than the position of the offside line specified by the presence or absence of the goalkeeper classification. When it is close to the goal line exceeding the threshold, the position closest to the goal line among the positions of the referees is specified as the position of the offside line.
Further, the off-side line position output means, when the ball is detected as the three-dimensional estimated ball coordinates by the three-dimensional object coordinate estimation means, the position of the ball is more than the goal line position specified earlier. When the position is close to, the position of the ball is specified as the position of the offside line.
さらに、請求項7に記載のオフサイドライン検出プログラムは、サッカー競技をカメラで撮影した入力映像から、オフサイドラインを検出するために、コンピュータを、シルエット映像生成手段、3次元選手座標推定手段、2次元選手領域設定手段、色統計量測定手段、分類手段、オフサイドライン位置出力手段として機能させることを特徴とする。
Furthermore, the offside line detection program according to
このようにコンピュータを機能させることで、オフサイドライン検出プログラムは、シルエット映像生成手段によって、入力映像から、時系列に選手領域と背景領域とに分割したシルエット映像を生成する。
そして、オフサイドライン検出プログラムは、3次元選手座標推定手段によって、シルエット映像における選手領域の位置(例えば、重心位置)と、カメラの位置及び焦点距離とに基づいて、選手領域の位置を3次元座標上で追跡することで、前記選手の位置を推定する。
さらに、オフサイドライン検出プログラムは、2次元選手領域設定手段によって、3次元選手座標推定手段で算出された選手領域毎の3次元推定選手座標と、カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、入力映像内に選手が存在する2次元選手領域を設定する。
By causing the computer to function in this manner, the offside line detection program generates a silhouette video divided into a player area and a background area in time series from the input video by the silhouette video generation means.
Then, the offside line detection program uses the three-dimensional player coordinate estimation means to determine the position of the player area based on the position of the player area (for example, the center of gravity position) in the silhouette video and the position and focal length of the camera. By tracking above, the player's position is estimated.
Furthermore, the offside line detection program uses the two-dimensional player area setting means to calculate the three-dimensional estimated player coordinates for each player area calculated by the three-dimensional player coordinate estimation means, the camera position and focal length, Based on the size, a two-dimensional player area where a player exists in the input video is set.
そして、オフサイドライン検出プログラムは、色統計量測定手段によって、2次元選手領域設定手段で設定された2次元選手領域と、シルエット映像内の選手領域との共通する領域内で、入力映像の色の統計量を測定する。
そして、オフサイドライン検出プログラムは、分類手段によって、少なくともチーム毎のゴールキーパの服色に基づく色の統計量と非ゴールキーパの服色に基づく色の統計量とを記憶した色統計量記憶手段に記憶されている色の統計量と、色統計量測定ステップにおいて測定された色の統計量とに基づいて、選手をチーム毎のゴールキーパと非ゴールキーパとに分類する。
また、オフサイドライン検出プログラムは、オフサイドライン位置出力手段によって、分類手段で分類された選手毎のチームと、3次元選手座標推定手段で推定された3次元推定選手座標とに基づいて、オフサイドラインの位置を特定する。
このとき、オフサイドライン検出プログラムは、現在注目しているチーム側のゴールキーパが分類手段で分類されていない場合、分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに最も近い位置をオフサイドラインの位置として特定し、現在注目しているチーム側のゴールキーパが分類手段で分類されている場合、分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置及び当該ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに2番目に近い位置をオフサイドラインの位置として特定する。
Then, the offside line detection program detects the color of the input video in the common area between the two-dimensional player area set by the two-dimensional player area setting means and the player area in the silhouette video by the color statistic measuring means. Measure statistics.
The offside line detection program is stored in the color statistic storage means that stores at least the color statistic based on the color of the goalkeeper's clothes and the color statistic based on the color of the non-goalkeeper's clothes for each team. The players are classified into goal keeper and non-goal keeper for each team based on the statistic of the current color and the color statistic measured in the color statistic measurement step.
Further, the offside line detection program uses the offside line position output means based on the team for each player classified by the classification means and the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimation means. Identify the location.
At this time, the offside line detection program, when the goal keeper of the team currently focused on is not classified by the classifying means, the goal of the team among the positions of the non-goal keeper of the team classified by the classifying means. When the position closest to the line is identified as the offside line position and the goalkeeper of the team currently focused on is classified by the classification means, the position of the non-goalkeeper of the team classified by the classification means and the goalkeeper The position closest to the goal line of the team is identified as the offside line position.
請求項1又は請求項7に記載の発明によれば、サッカー競技をカメラで撮影した入力映像から、サッカー競技のフィールド内におけるチーム別の選手の3次元空間上の位置により、時々刻々と変化するオフサイドラインの位置(座標)を推定することができる。これによって、このオフサイドラインの位置(座標)を、入力映像に対してコンピュータグラフィックスにより合成することで、オフサイドラインを視覚化して提示することが可能になる。 According to the first or seventh aspect of the invention, the input image obtained by photographing the soccer game with the camera changes from moment to moment depending on the position of the player in each team in the three-dimensional space within the soccer game field. The position (coordinates) of the offside line can be estimated. Accordingly, the offside line can be visualized and presented by synthesizing the position (coordinates) of the offside line with the input video by computer graphics.
請求項2に記載の発明によれば、シルエット映像として抽出した領域の大きさ(面積)が、予め定めた選手の大きさの範囲に含まれない場合は、当該領域を選手領域ではないと判定するため、ノイズや誤検出による領域を排除することができ、精度よく選手を検出することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the size (area) of the region extracted as the silhouette video is not included in the predetermined player size range, it is determined that the region is not a player region. Therefore, a region due to noise or erroneous detection can be eliminated, and a player can be detected with high accuracy.
請求項3に記載の発明によれば、シルエット映像として抽出した領域の大きさ(面積)が、選手の動きによって大きく変化する場合であっても、その選手の大きさによって、シルエット映像として抽出した領域が、選手の領域として有効かどうかを判定する閾値を変化させることができるので、選手領域の有効性を正確に判定することができる。 According to the third aspect of the present invention, even if the size (area) of the region extracted as a silhouette video changes greatly depending on the movement of the player, it is extracted as a silhouette video depending on the size of the player. Since the threshold value for determining whether or not the area is effective as the player area can be changed, the validity of the player area can be accurately determined.
請求項4に記載の発明によれば、選手領域を3次元座標上で検出、追跡することができるので、選手がシルエット映像において重なっている場合であっても、個々の選手を追跡することが可能になる。このように、映像上の選手を区別することができるため、オフサイドラインの位置を精度よく検出することが可能になる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、選手と同様に、審判の位置を3次元座標上で検出、追跡することができ、時系列の映像(フレーム等)毎に、その映像内に映っている選手や審判を分類して記憶しておくため、選手のみでオフサイドラインの位置を推定する場合に比べ、精度よくオフサイドラインの位置を推定することができる。
According to the invention described in
請求項6に記載の発明によれば、選手、審判及びボールの位置に基づいて、オフサイドラインの位置を推定するため、精度よくオフサイドラインの位置を推定することができる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[オフサイドライン検出装置の概要]
まず、図1を参照して、本発明に係るオフサイドライン検出装置の概要について説明する。図1は、サッカー競技のルールに規定されたオフサイドラインを検出するオフサイドライン検出装置の概要を説明するための説明図である。
図1に示すように、オフサイドライン検出装置1は、サッカー競技場Fを撮影するカメラCから出力される映像と、そのカメラCが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、オフサイドラインの位置を検出するものである。ここで、オフサイドラインとは、ハーフウェイラインHLとゴールラインGLとの間において、ゴールキーパを含む守備側の後方から2人目の選手を通る、ゴールラインGLに平行なラインである。
ここでは、オフサイドライン検出装置1は、サッカー競技場FにおけるタッチラインTL方向をx(xW)軸、ハーフウェイラインHL方向をy(yW)軸、天頂方向をz(zW)軸とするワールド座標系(xW,yW,zW)としたときのオフサイドラインの位置、すなわち、x座標を出力する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of offside line detector]
First, an outline of an offside line detection device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an outline of an offside line detection device that detects an offside line defined in a soccer competition rule.
As shown in FIG. 1, the offside
Here, the offside
なお、カメラCは、ワールド座標系(xW,yW,zW)において、カメラの位置T(tx,ty,tz)に配置されているものとし、カメラCの座標系は、ワールド座標系(xW,yW,zW)とは異なるカメラ座標系(xC,yC,zC)となっているものとする。ここで、カメラ座標系とは、ワールド座標に対し、入力映像を見たときの視点となる位置を原点とした座標系である。また、カメラCは固定カメラである必要はなく、移動カメラでサッカー競技場Fを撮影してもよい。 The camera C is the world coordinate system (x W, y W, z W) at the position of the camera T (t x, t y, t z) is assumed to be arranged in the coordinate system of the camera C is It is assumed that the camera coordinate system (x C , y C , z C ) is different from the world coordinate system (x W , y W , z W ). Here, the camera coordinate system is a coordinate system whose origin is a position that becomes a viewpoint when viewing an input video with respect to world coordinates. Further, the camera C does not need to be a fixed camera, and the soccer stadium F may be photographed with a moving camera.
<第一の実施の形態]>
[オフサイドライン検出装置の構成]
次に、図2を参照して、本発明の第一の実施の形態に係るオフサイドライン検出装置の構成について説明する。図2は、本発明の第一の実施の形態に係るオフサイドライン検出装置の構成を示したブロック図である。
図2に示すように、オフサイドライン検出装置1は、サッカー競技を撮影した映像(入力映像)から、チーム毎の選手の位置を検出することで、オフサイドラインの位置(座標)を検出するものである。ここでは、オフサイドライン検出装置1は、選手位置検出手段10と、オフサイドライン位置出力手段20とを備えて構成している。
<First embodiment>
[Configuration of offside line detector]
Next, the configuration of the offside line detection device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the offside line detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the offside
選手位置検出手段(選手位置検出装置)10は、入力されたスポーツ映像(ここではサッカー競技を撮影した入力映像)から、その入力映像内におけるチーム毎の選手の位置を検出するものである。ここでは、選手位置検出手段10は、シルエット映像生成手段11と、3次元選手座標推定手段12と、2次元選手領域設定手段13と、色統計量測定手段14と、色統計量記憶手段15と、分類手段16とを備えて構成している。 The player position detecting means (player position detecting device) 10 detects the position of the player for each team in the input video from the input sports video (here, the input video obtained by shooting a soccer game). Here, the player position detection means 10 includes a silhouette video generation means 11, a three-dimensional player coordinate estimation means 12, a two-dimensional player area setting means 13, a color statistic measurement means 14, and a color statistic storage means 15. The classification means 16 is provided.
シルエット映像生成手段11は、入力映像として時系列に入力されるフレーム毎に、そのフレームを複数の選手領域と背景領域とに分割することでシルエット映像を生成するものである。ここでは、シルエット映像生成手段11は、選手領域を画素値「1」、背景領域を画素値「0」としてフレームを2値化する。例えば、図3に示した入力映像(ある時刻におけるフレーム)を2値化することで、図4に示したシルエット映像を生成する。この図4では、選手領域を「黒色」、背景領域を「白色」で示している。また、この図4では、選手領域の中に、選手とは関係のない領域Hが、誤検出された例を示している。なお、ここで生成されたシルエット映像は、図示していない記憶手段に一時的に記憶され、3次元選手座標推定手段12及び色統計量測定手段14によって参照される。 The silhouette video generation means 11 generates a silhouette video by dividing the frame into a plurality of player areas and a background area for each frame input in time series as an input video. Here, the silhouette video generation means 11 binarizes the frame with the player area having the pixel value “1” and the background area having the pixel value “0”. For example, the silhouette video shown in FIG. 4 is generated by binarizing the input video (frame at a certain time) shown in FIG. In FIG. 4, the player area is indicated by “black” and the background area is indicated by “white”. FIG. 4 shows an example in which a region H that is not related to a player is erroneously detected in the player region. The silhouette image generated here is temporarily stored in a storage means (not shown) and is referred to by the three-dimensional player coordinate estimation means 12 and the color statistic measurement means 14.
このシルエット映像生成手段11は、例えば、一般的なハードクロマキーによって実現することができる。ここで入力映像をカラー映像としたとき、入力映像の(x,y)座標位置の画素値I(x,y)は、色空間内におけるベクトル値(色ベクトル)をとる。そこで、ここでは、ハードクロマキーとして、入力された色ベクトルを{0,1}の2値に変換するものとする。すなわち、ハードクロマキーは、以下の(1)式に示すように、入力映像I(x,y)をシルエット映像(2値画像)S(x,y)に変換する関数cとすることができる。 The silhouette video generation means 11 can be realized by a general hard chroma key, for example. Here, when the input video is a color video, the pixel value I (x, y) at the (x, y) coordinate position of the input video takes a vector value (color vector) in the color space. Therefore, here, it is assumed that the input color vector is converted into a binary of {0, 1} as a hard chroma key. That is, the hard chroma key can be a function c that converts the input video I (x, y) into a silhouette video (binary image) S (x, y) as shown in the following equation (1).
例えば、背景となる芝生や、土の領域における色ベクトルの平均値、共分散等の統計量を予め求めておき、入力映像の画素の色ベクトルが、その統計量に近い場合には「0」、それ以外の場合に「1」を出力する関数cを、ハードクロマキーとする。ここで、色ベクトルと統計量との距離は、マハラノビス距離を用いることができる。このマハラノビス距離が予め定めた閾値以下の場合には、前記(1)式の関数cは「0」を出力し、閾値を超える場合には、関数cは「1」を出力するものとする。 For example, statistics such as the average value and covariance of color vectors in the background lawn and soil area are obtained in advance, and “0” is obtained when the color vector of the pixel of the input video is close to the statistics. In other cases, the function c that outputs “1” is defined as a hard chroma key. Here, the Mahalanobis distance can be used as the distance between the color vector and the statistic. When the Mahalanobis distance is less than or equal to a predetermined threshold, the function c in the above equation (1) outputs “0”, and when it exceeds the threshold, the function c outputs “1”.
また、シルエット映像生成手段11は、背景差分法によって実現することも可能である。例えば、選手が映っていない、若しくは選手を除去した背景画像B(x,y)を予め準備しておき、以下に示す(2)式に示すように、入力映像I(x,y)と、予め準備した背景画像B(x,y)との色ベクトルの大きさの差分が、予め定めた閾値θ以下の場合は「0」、それ以外の場合は「1」とすることで、シルエット映像(2値画像)S(x,y)としてもよい。 The silhouette video generation means 11 can also be realized by a background difference method. For example, a background image B (x, y) in which a player is not shown or a player is removed is prepared in advance, and an input video I (x, y) as shown in the following equation (2): The silhouette video is set to “0” if the difference in color vector size from the background image B (x, y) prepared in advance is equal to or smaller than a predetermined threshold θ, and “1” otherwise. (Binary image) S (x, y) may be used.
なお、シルエット映像生成手段11は、フレーム毎に動きのある領域を検出し、その動きのある領域を選手領域としてもよい。 Note that the silhouette video generation means 11 may detect an area with movement for each frame and set the area with movement as a player area.
3次元選手座標推定手段12は、シルエット映像生成手段11で生成されたシルエット映像における選手領域の位置と、入力映像を撮影したカメラが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、それぞれの選手領域の3次元座標を推定した3次元推定選手座標を算出するものである。この3次元選手座標推定手段12では、個々の選手領域内における特定の一点である重心位置を基準に3次元推定選手座標を求めることとする。なお、重心座標以外で、選手領域内の特定の一点、例えば、最上位点等を用いることもできるが、選手領域全体の位置を特徴付ける重心座標を用いることが好ましい。この3次元選手座標推定手段12で推定された3次元推定選手座標は、選手領域毎に識別番号が付与されて2次元選手領域設定手段13に出力される。なお、ここでは、3次元選手座標推定手段12は、ラベリング手段12aと、面積判定手段12bと、逆投影変換手段12cと、検出・追跡手段12dと、予測・推定手段12eと、遅延手段12fとを備えて構成している。 The three-dimensional player coordinate estimation means 12 is based on the position of the player area in the silhouette video generated by the silhouette video generation means 11, the position where the camera that shot the input video is installed, and the focal length at the time of shooting, respectively. The three-dimensional estimated player coordinates obtained by estimating the three-dimensional coordinates of the player area are calculated. The three-dimensional player coordinate estimation means 12 determines the three-dimensional estimated player coordinates based on the position of the center of gravity which is a specific point in each player area. In addition to the barycentric coordinates, a specific point in the player area, for example, the highest point can be used, but it is preferable to use barycentric coordinates that characterize the position of the entire player area. The three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimating means 12 are given an identification number for each player area and output to the two-dimensional player area setting means 13. Here, the three-dimensional player coordinate estimation means 12 includes a labeling means 12a, an area determination means 12b, a back projection conversion means 12c, a detection / tracking means 12d, a prediction / estimation means 12e, and a delay means 12f. It is configured with.
ラベリング手段12aは、シルエット映像生成手段11で生成されたシルエット映像における選手領域に対して、番号付け(ラベル付け)を行うものである。例えば、図4に示したシルエット映像に対してラベル付けを行うことで、図5に示すように、単連結領域である選手領域毎に、ラベル番号(ここでは、L1〜L9)が付与される。このラベル付けは、一般的な2値画像のラベリングアルゴリズムにより行うことができる。なお、ここでは、ラベリング手段12aは、ラベル付けされたラベル番号毎に、単連結領域(選手領域)の面積及び重心座標も算出するものとする。以下、このラベル番号、面積及び重心座標を領域情報と呼ぶ。このラベリング手段12aで生成された情報である領域情報は、面積判定手段12bに出力される。
The
面積判定手段12bは、ラベリング手段12aで生成された領域情報内の面積が、特定の範囲内であるかどうかを判定し、面積が特定の範囲にある領域情報のみを出力する面積フィルタとして機能するものである。例えば、予め選手の大きさに相当する面積の下限値Amin及び上限値Amaxを、閾値として定めておく。そして、面積判定手段12bは、ラベル番号m(1≦m≦M)(Mは単連結領域の数)に対応する領域情報の面積Amが、閉区間[Amin,Amax]に含まれるかどうかを判定し、Am∈[Amin,Amax]を満たす場合にのみ、領域情報を出力する。ここで条件を満たした領域情報は、逆投影変換手段12cに出力される。
これによって、図4に示した、選手とは関係のない領域Hの領域情報は、出力されないことになる。
The
Accordingly, the area information of the area H that is not related to the player shown in FIG. 4 is not output.
逆投影変換手段12cは、面積判定手段12bから出力される領域情報に含まれる選手領域毎の2次元座標である重心座標を、図1で説明したワールド座標系における3次元座標(3次元選手座標)に変換するものである。ここで、重心座標を(gx,gy)、ワールド座標系におけるカメラの位置を(tx,ty,tz)、カメラ座標系からワールド座標系への回転行列をR、カメラの焦点距離をf、ワールド座標系における選手の仮想身長をhとすると、ワールド座標系における、重心座標に対応する3次元選手座標(wx,wy,wz)は、以下の(3)式により求めることができる。
The
この(3)式によって、算出された3次元選手座標(wx,wy,wz)は、選手領域、すなわち、ラベル番号に対応付けられて検出・追跡手段12dに出力される。 The calculated three-dimensional player coordinates (w x , w y , w z ) according to the equation (3) are output to the detection / tracking means 12d in association with the player area, that is, the label number.
検出・追跡手段12dは、逆投影変換手段12cでワールド座標系の座標位置に変換された選手領域毎の3次元選手座標と、後記する遅延手段12fで遅延されて出力される選手領域毎の3次元予測選手座標との距離(例えば、ユークリッド距離)に基づいて、選手領域を選手毎に対応付けて追跡するものである。
この検出・追跡手段12dでは、選手領域毎の3次元選手座標と3次元予測選手座標との距離を、全ての組み合わせで算出し、3次元予測選手座標との距離が最も近い3次元選手座標の選手領域を、3次元予測選手座標と同じ選手の領域であると判定し、同一の識別番号を付与する。
すなわち、検出・追跡手段12dは、まず、遅延手段12fで遅延された識別番号iの選手領域の3次元予測選手座標piに最も近い3次元選手座標wm(wx,wy,wz)のラベル番号k(i)を、以下の(4)式により求める。なお、Mfは、面積判定手段12bで条件を満たした(フィルタリングされた)領域情報のラベル番号mの集合である。
The detection / tracking means 12d has three-dimensional player coordinates for each player area converted into the coordinate position of the world coordinate system by the back projection conversion means 12c, and 3 for each player area delayed and output by the delay means 12f described later. Based on the distance (for example, Euclidean distance) from the dimension predicted player coordinates, the player area is tracked in association with each player.
In this detection / tracking means 12d, the distance between the 3D player coordinates and the 3D predicted player coordinates for each player area is calculated in all combinations, and the 3D player coordinates of the closest distance to the 3D predicted player coordinates are calculated. The player area is determined to be the same player area as the three-dimensional predicted player coordinates, and the same identification number is assigned.
That is, the detection /
ここで、以下の(5)式に示す、ラベル番号k(i)の3次元選手座標wk(i)と、識別番号iの選手領域の3次元予測選手座標piとの距離d(i)が、予め定めた閾値以下であった場合、検出・追跡手段12dは、追跡が成功したものと判断し、識別番号iと3次元選手座標wk(i)とを対として予測・推定手段12eに出力する。これによって、映像上の同一の選手の領域(選手領域)は、同一の識別番号を付与されて、追跡されることになる。 Here, the distance d (i ) between the three-dimensional player coordinates w k (i) of the label number k (i) and the three-dimensional predicted player coordinates p i of the player area of the identification number i shown in the following equation (5). ) Is equal to or less than a predetermined threshold value, the detection / tracking means 12d determines that the tracking is successful, and predicts / estimates the identification number i and the three-dimensional player coordinates w k (i) as a pair. To 12e. Thus, the same player area (player area) on the video is given the same identification number and is tracked.
一方、検出・追跡手段12dは、距離d(i)が予め定めた閾値以下となる識別番号iの集合をJとし、遅延手段12fから出力される全ての識別番号iに関して、前記(4)式により最近傍のラベル番号k(i)を求めた後、いずれの識別番号i(∈J)の最近傍とはならなかったラベル番号の集合Nを以下の(6)式により求める。
On the other hand, the detection /
ここで(6)式の集合Nが空集合でない場合、検出・追跡手段12dは、集合Nを構成する全てのラベル番号n(∈N)に対し、集合Jに含まれない新規の識別番号を割り当て、その新規の識別番号とラベル番号nの3次元選手座標wnとを対として予測・推定手段12eに出力する。これによって、新しく映像上に出現した選手が検出され、その選手の領域(選手領域)に新規の識別番号が付与されることになる。
Here, when the set N in the expression (6) is not an empty set, the detection /
予測・推定手段12eは、検出・追跡手段12dで新規に検出された、あるいは、追跡された選手(選手領域)毎の3次元選手座標を、時間方向に平滑化して、3次元推定選手座標とするとともに、1単位時間後の選手領域の3次元座標を3次元予測選手座標として予測するものである。ここで時間方向の平滑化とは、時間毎に入力される3次元選手座標を、フィルタリングにより、雑音等を考慮した滑らかな移動軌跡に変換することである。この予測・推定手段12eで予測された3次元予測選手座標は、選手領域を特定する識別番号とともに遅延手段12fに出力される。また、ここで推定された3次元推定選手座標は、選手領域を特定する識別番号とともに2次元選手領域設定手段13及びオフサイドライン位置出力手段20に出力される。
The prediction / estimation means 12e smoothes, in the time direction, the three-dimensional player coordinates for each player (player area) newly detected or tracked by the detection / tracking means 12d. In addition, the three-dimensional coordinates of the player area after one unit time are predicted as the three-dimensional predicted player coordinates. Here, the smoothing in the time direction is to convert the three-dimensional player coordinates input for each time into a smooth movement locus in consideration of noise or the like by filtering. The three-dimensional predicted player coordinates predicted by the prediction /
この予測・推定手段12eは、例えば、カルマンフィルタとして構成することができる。ここで、数式を参照して、予測・推定手段12eが行う、カルマンフィルタによる予測及び推定の手法について説明する。なお、ここでは、予測・推定手段12eに入力される3次元選手座標の中で、1つの識別番号iの選手に注目して説明を行うこととする。また、以下の説明では、3次元座標系は、図1に示したように、サッカー競技場FにおけるタッチラインTL方向をx軸、ハーフウェイラインHL方向をy軸、天頂方向をz軸とする右手系を構成しているものとする。さらに、カルマンフィルタでは、3次元座標の内、x、yの両成分、及びx、yの単位時間差分を内部状態にとり、等速運動モデルによるモデル化を行うこととする。
The prediction /
ここで、内部状態とシステム雑音の共分散である状態共分散をP、観測時に混入する観測雑音の共分散である観測雑音共分散行列をR、プロセス雑音の共分散であるプロセス雑音共分散行列をQ、内部状態と観測状態との関係を表す観測行列をH、状態遷移行列をFとすると、時刻jにおけるカルマンゲインKjは、以下の(7)式により算出される。なお、Tは転置を示す。 Here, P is the state covariance that is the covariance between the internal state and the system noise, R is the observation noise covariance matrix that is the covariance of the observation noise mixed during observation, and the process noise covariance matrix is the covariance of the process noise. Is Q, H is the observation matrix representing the relationship between the internal state and the observation state, and F is the state transition matrix, the Kalman gain K j at time j is calculated by the following equation (7). T indicates transposition.
そして、予測・推定手段12eは、以下の(8)式及び(9)式により、内部状態の更新及び伝搬の演算を順次実行する。なお、wjは時刻jにおける3次元選手座標を示す。 Then, the prediction / estimation means 12e sequentially executes the internal state update and propagation calculations according to the following equations (8) and (9). W j indicates the three-dimensional player coordinates at time j.
そして、予測・推定手段12eは、以下の(10)式により、時刻jにおける3次元推定選手座標sj、及び、3次元予測選手座標pjを算出する。なお、Iは単位行列、Oは零行列を示す。
Then, the prediction /
なお、前記(7)式乃至(10)式に示したxj|j及びPj|j等は、予測・推定手段12e(カルマンフィルタ)の内部状態を示し、以下の手順で初期化を行うものとする。
まず、予測・推定手段12eに、時刻j0において、初めて3次元選手座標wj0が入力されたとする。このとき、予測・推定手段12eは、以下の(11)式によって、xj0|j0-1を設定する。
Note that x j | j and P j | j shown in the equations (7) to (10) indicate the internal state of the prediction / estimation means 12e (Kalman filter) and are initialized by the following procedure. And
First, it is assumed that the three-dimensional player coordinate w j0 is input to the prediction / estimation means 12e for the first time at time j 0 . At this time, the prediction /
一方、状態共分散Pは、例えば、以下の(12)式に示すような対角行列を用いることができる。なお、σx、σy、σu、σvは、正の整数とする。 On the other hand, for the state covariance P, for example, a diagonal matrix as shown in the following equation (12) can be used. Note that σ x , σ y , σ u , and σ v are positive integers.
そして、予測・推定手段12eは、時刻(j0+1)以降は、前記(7)式乃至(10)式の演算を逐次実行し、3次元推定選手座標sj、及び、3次元予測選手座標pjを算出する。
なお、前記(7)式乃至(9)式において、観測行列H、状態遷移行列F、プロセス雑音共分散行列Q及び観測雑音共分散行列Rは、以下の(13)式乃至(16)式とする。
Then, after time (j 0 +1), the prediction / estimation means 12e sequentially executes the calculations of the expressions (7) to (10) to obtain the three-dimensional estimated player coordinates s j and the three-dimensional predicted player coordinates. p j is calculated.
In the equations (7) to (9), the observation matrix H, the state transition matrix F, the process noise covariance matrix Q and the observation noise covariance matrix R are expressed by the following equations (13) to (16): To do.
なお、(16)式のλを、正の値をとる変数とし、選手の位置に応じて値を変化させることとしてもよい。例えば、前記(4)式のラベル番号k(i)に注目し、k(i)=k(j)を満たすjがj=iの他にも存在する場合、予測・推定手段12eは、選手同士の隠蔽が発生していると判断し、λの値を大きくする。また、jがj=iのみの場合、予測・推定手段12eは、選手同士の隠蔽が発生していないと判断し、λの値を小さくする。これによって、予測・推定手段12eは、選手同士の隠蔽を考慮して、精度よく選手を追跡することが可能になる。
このように、予測・推定手段12eをカルマンフィルタで構成することで、選手を滑らかに追跡することが可能になる。
図2のオフサイドライン検出装置1の構成について、説明を続ける。
Note that λ in the equation (16) may be a variable having a positive value, and the value may be changed according to the position of the player. For example, paying attention to the label number k (i) in the above equation (4), when j satisfying k (i) = k (j) exists in addition to j = i, the prediction / estimation means 12e It is determined that concealment has occurred, and the value of λ is increased. When j is only j = i, the prediction /
Thus, it becomes possible to track a player smoothly by comprising the prediction and estimation means 12e by a Kalman filter.
The description of the configuration of the offside
遅延手段12fは、予測・推定手段12eで予測された1単位時間後の選手領域毎の3次元予測選手座標を、1単位時間、すなわち、1フレーム分遅延させるものである。ここで遅延された3次元予測選手座標は、選手領域を特定する識別番号とともに検出・追跡手段12dに出力される。 The delay means 12f delays the three-dimensional predicted player coordinates for each player area after one unit time predicted by the prediction / estimation means 12e by one unit time, that is, one frame. The three-dimensional predicted player coordinates delayed here are output to the detection / tracking means 12d together with an identification number for specifying the player region.
2次元選手領域設定手段(投影変換手段、2次元人物領域設定手段)13は、3次元選手座標推定手段12で算出された3次元推定選手座標と、入力映像を撮影したカメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、入力映像内に選手が存在する2次元領域である2次元選手領域を設定するものである。
この2次元選手領域設定手段13は、ワールド座標系における3次元座標(3次元選手座標)を基準とした選手の領域を、入力映像内の2次元座標の領域(2次元選手領域)に変換するものである。なお、2次元選手領域設定手段13は、3次元選手座標を基準とした一人一人の選手の領域を円柱近似し、その円柱を2次元座標に投影し、その投影された領域を含む矩形領域(以下、バウンディングボックスという)を選手の2次元選手領域として設定する。ここで設定された2次元選手領域(バウンディングボックス)は、識別番号とともに色統計量測定手段14に出力される。
The two-dimensional player area setting means (projection conversion means , two-dimensional person area setting means ) 13 includes the three-dimensional estimated player coordinates calculated by the three-dimensional player coordinate estimation means 12, the position and focal length of the camera that captured the input video. And a two-dimensional player area, which is a two-dimensional area where a player exists in the input video, is set based on a predetermined player size.
The two-dimensional player area setting means 13 converts a player area based on the three-dimensional coordinates (three-dimensional player coordinates) in the world coordinate system into a two-dimensional coordinate area (two-dimensional player area) in the input video. Is. The two-dimensional player area setting means 13 approximates each player's area based on the three-dimensional player coordinates as a cylinder, projects the cylinder onto the two-dimensional coordinates, and includes a rectangular area including the projected area ( Hereinafter, the bounding box) is set as the player's two-dimensional player area. The two-dimensional player area (bounding box) set here is output to the color statistic measuring means 14 together with the identification number.
以下、数式を参照して、2次元選手領域設定手段13におけるバウンディングボックスの設定手法について説明する。ここでは、ワールド座標系における3次元選手座標をw=(wx,wy,wz)、ワールド座標系におけるカメラの位置をt=(tx,ty,tz)、ワールド座標系からカメラ座標系への回転行列をRT、カメラの焦点距離をf、ワールド座標系における予め定めた選手の大きさとして、円柱近似した選手の仮想身長をh、その円柱の半径をrとする。
このとき、ワールド座標系における3次元選手座標wを2次元座標に変換する透視投影式T(w)は、以下の(17)式で表すことができる。
Hereinafter, a bounding box setting method in the two-dimensional player
At this time, the perspective projection formula T (w) for converting the three-dimensional player coordinate w in the world coordinate system into the two-dimensional coordinate can be expressed by the following formula (17).
そこで、2次元選手領域設定手段13は、3次元選手座標wに対して、x軸方向に半径rずらした座標w1,w2、y軸方向に半径rずらした座標w3,w4、及びz軸方向に仮想身長hの1/2ずらした座標w5,w6を、以下の(18)式乃至(23)式により算出する。 Therefore, the two-dimensional player region setting means 13 has coordinates w 1 and w 2 shifted by a radius r in the x-axis direction and coordinates w 3 and w 4 shifted by a radius r in the y-axis direction with respect to the three-dimensional player coordinate w. And the coordinates w 5 and w 6 shifted by ½ of the virtual height h in the z-axis direction are calculated by the following equations (18) to (23).
また、2次元選手領域設定手段13は、(24)式に示すように、前記(18)式乃至(23)式で算出した各座標w1〜w6を、前記(17)式のwへ代入することで、各座標w1〜w6を2次元座標に投影変換する。 Further, the two-dimensional player region setting means 13 converts the coordinates w 1 to w 6 calculated by the equations (18) to (23) to w in the equation (17) as shown in the equation (24). By substituting, the coordinates w 1 to w 6 are projected and converted into two-dimensional coordinates.
そして、2次元選手領域設定手段13は、(25)式に示すように、前記(24)式で算出された2次元座標の中で、x軸方向の最小値から最大値までの範囲と、y軸方向の最小値から最大値までの範囲とに含まれる領域をバウンディングボックスDとする。 The two-dimensional player area setting means 13 has a range from the minimum value to the maximum value in the x-axis direction among the two-dimensional coordinates calculated by the expression (24), as shown in the expression (25), A region included in the range from the minimum value to the maximum value in the y-axis direction is defined as a bounding box D.
図2のオフサイドライン検出装置1の構成について、説明を続ける。
色統計量測定手段14は、2次元選手領域設定手段13で設定されたバウンディングボックス(2次元選手領域)と、シルエット映像生成手段11で生成されたシルエット映像の選手領域(例えば、画素値「1」の領域)との共通する領域内で、入力映像の色の統計量を測定するものである。ここで、測定された色の統計量は、識別番号とともに分類手段16に出力される。
なお、色の統計量としては、例えば、色ベクトルを領域内で平均化した平均色ベクトルを用いることができる。すなわち、バウンディングボックスとシルエット映像の選手領域(画素値「1」)との共通する領域をEとし、(x,y)座標における色ベクトルをI(x,y)とすると、平均色ベクトルμは、(26)式で求めることができる。
The description of the configuration of the offside
The color
As the color statistics, for example, an average color vector obtained by averaging color vectors within a region can be used. That is, if the area common to the bounding box and the player area of the silhouette video (pixel value “1”) is E and the color vector in the (x, y) coordinates is I (x, y), the average color vector μ is , (26).
これによって、各バウンディングボックスは、色の統計量によって特徴付けされることになる。 This causes each bounding box to be characterized by a color statistic.
色統計量記憶手段15は、少なくとも選手が属するチームの服色に基づく色の統計量を予め記憶したデータベースである。ここでは、色統計量記憶手段15に、オブジェクト種別(種別情報)と、色の統計量とを対にして記憶しておく。ここで、オブジェクト種別とは、人物がどのチームに所属するか、ゴールキーパであるか、審判であるか等を表す識別子とする。この色統計量記憶手段15に記憶されているオブジェクト種別及び色の統計量は、分類手段16によって参照される。
The color statistic storage means 15 is a database that stores in advance color statistics based on at least the clothes color of the team to which the player belongs. Here, the color statistic storage means 15 stores the object type (type information) and the color statistic in pairs. Here, the object type is an identifier indicating to which team a person belongs, whether it is a goalkeeper, a referee, or the like. The object type and color statistics stored in the color
ここで、図6を参照して、色統計量記憶手段15に記憶されているデータベースについて説明する。図6は、色統計量記憶手段15に記憶されているデータベースの内容の一例を示す図である。このデータベースDBには、人物を6つのオブジェクト種別100(ゴールキーパ以外のホームチーム選手、ホームチーム側ゴールキーパ、ゴールキーパ以外のアウェイチーム選手、アウェイチーム側ゴールキーパ、審判、その他)に分類し、識別子1〜6を付している。また、このデータベースDBには、色の統計量として、選手の平均色ベクトル101と、色共分散行列102とを、オブジェクト種別100に対応付けて記憶している。なお、平均色ベクトル101及び色共分散行列102は、選手のユニフォームの色(服色)、あるいは、選手全身の色を予め測定することで求めておく。
図2に戻って説明を続ける。
Here, the database stored in the color
Returning to FIG. 2, the description will be continued.
分類手段16は、色統計量測定手段14で測定された識別番号毎の色の統計量と、色統計量記憶手段15に記憶されている色の統計量とに基づいて、選手をチーム毎に分類するものである。ここでは、分類手段16は、色統計量記憶手段15において、色統計量測定手段14で測定された色の統計量と最も近いオブジェクト種別を検索し、該当するオブジェクト種別を、識別番号とともにオフサイドライン位置出力手段20に出力する。
例えば、色統計量測定手段14で測定された色の統計量をμ、色統計量記憶手段15に記憶されている色の統計量である平均色ベクトル及び色共分散行列を(μn,Σn)(n
=1,2,…)とすると、統計量の距離Cは、(27)式に示すように、マハラノビス距離を用いて算出することができる。
The
For example, the color statistic measured by the color
= 1, 2,...), The statistical distance C can be calculated using the Mahalanobis distance as shown in the equation (27).
なお、ここでは、分類手段16が、映像の一単位(例えば、フレーム)毎の分類作業が終了した段階で、オフサイドライン位置出力手段20に対して、オフサイドラインを検出するタイミングを示すオフサイドライン出力指示を通知するものとする。
以上説明したように、選手位置検出手段10は、入力映像から、個々の選手の3次元座標(3次元推定選手座標)と、その選手のオブジェクト種別とを認識し、出力することができる。
ここでは、この選手位置検出手段10に、オフサイドライン位置出力手段20を付加することで、選手の位置に基づいて、オフサイドラインの位置を検出するオフサイドライン検出装置1を構成している。
Here, the classification means 16 outputs an offside line output indicating the timing of detecting the offside line to the offside line position output means 20 when the classification operation for each unit of video (for example, frame) is completed. Instructions shall be notified.
As described above, the player position detecting means 10 can recognize and output the three-dimensional coordinates (three-dimensional estimated player coordinates) of each player and the object type of the player from the input video.
Here, the offside line position output means 20 is added to the player position detection means 10 to constitute the offside
オフサイドライン位置出力手段20は、分類手段16で分類された選手毎のオブジェクト種別(所属チーム等の種別情報)と、3次元選手座標推定手段12で推定された3次元推定選手座標とに基づいて、オフサイドラインの位置を特定(推定)して出力するものである。
例えば、オフサイドライン位置出力手段20は、3次元推定選手座標の中で、サッカー競技におけるホームチーム又はアウェイチームの注目するチームの、守備側の後方から数えて2番目の選手の位置を探索する。
The offside line position output means 20 is based on the object type for each player classified by the classification means 16 (type information such as the team to which the team belongs) and the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimation means 12. The position of the offside line is specified (estimated) and output.
For example, the offside line position output means 20 searches for the position of the second player counted from the rear side of the defensive side of the home team or away team of the soccer game in the three-dimensional estimated player coordinates.
そして、ホームチームに注目する場合、オフサイドライン位置出力手段20は、オブジェクト種別(オブジェクトの識別子)がゴールキーパ以外のホームチームの選手を示す“1(ホーム側非ゴールキーパ選手)”、又は、ホームチームのゴールキーパを示す“2(ホーム側ゴールキーパ)”(図6参照)に分類されている識別番号の選手のみに注目し、守備側の後方から数えて2番目の選手の位置を探索する。
また、アウェイチームに注目する場合、オフサイドライン位置出力手段20は、オブジェクト種別(オブジェクトの識別子)がゴールキーパ以外のアウェイチームの選手を示す“3(アウェイ側非ゴールキーパ選手)”、又は、アウェイチームのゴールキーパを示す“4(アウェイ側ゴールキーパ)”(図6参照)に分類されている識別番号の選手のみに注目し、守備側の後方から数えて2番目の選手の位置を探索する。
なお、選手の3次元座標(3次元推定選手座標)で、守備側の後方からの人数を求めるには、3次元座標のタッチライン方向成分(x座標)の大小を判定することで行う。すなわち、ゴールがx軸正方向にある場合、x座標が2番目に大きい位置を探索する。逆に、ゴールがx軸負方向にある場合、x座標が2番目に小さい位置を探索する。オフサイドラインの基準となるタッチラインに対する位置(座標)が特定されることになる。
Then, when paying attention to the home team, the offside line position output means 20 has an object type (object identifier) of “1 (home non-goal keeper)” indicating a player of the home team other than the goal keeper, Only the player with the identification number classified as “2 (home goalkeeper)” (see FIG. 6) indicating the goalkeeper is searched, and the position of the second player is searched from the rear side of the defensive side.
Further, when paying attention to the away team, the offside line position output means 20 has “3 (away away non-goalkeeper)” whose object type (object identifier) indicates an away team player other than the goalkeeper, Only the player with the identification number classified as “4 (away goalkeeper)” (see FIG. 6) indicating the goalkeeper is searched, and the position of the second player is searched from the back side of the defensive side.
In addition, in order to obtain the number of players from the back side of the defensive side using the player's three-dimensional coordinates (three-dimensional estimated player coordinates), the size of the touch line direction component (x coordinate) of the three-dimensional coordinates is determined. That is, when the goal is in the positive x-axis direction, a position where the x coordinate is the second largest is searched. Conversely, when the goal is in the negative x-axis direction, the position where the x coordinate is the second smallest is searched. The position (coordinates) with respect to the touch line serving as a reference for the offside line is specified.
ここで、図7を参照(適宜図2参照)して、オフサイドライン位置出力手段20の詳細な構成について説明する。図7は、オフサイドライン位置出力手段の構成を示したブロック図である。ここでは、オフサイドライン位置出力手段20は、座標記憶手段21と、オフサイドライン座標推定手段22とを備えて構成している。
Here, a detailed configuration of the offside line position output means 20 will be described with reference to FIG. 7 (refer to FIG. 2 as appropriate). FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the offside line position output means. Here, the offside line
座標記憶手段21は、選手位置検出手段10で検出された3次元推定選手座標と、オブジェクト種別とを、識別番号に対応付けて記憶するものである。例えば、図9に示すように、識別番号に対応付けて、オブジェクト種別ci、3次元推定選手座標(x座標xi、y座標yi、z座標zi)を記憶する。 The coordinate storage means 21 stores the three-dimensional estimated player coordinates detected by the player position detection means 10 and the object type in association with the identification number. For example, as shown in FIG. 9, the object type c i and the three-dimensional estimated player coordinates (x coordinate x i , y coordinate y i , z coordinate z i ) are stored in association with the identification number.
オフサイドライン座標推定手段22は、座標記憶手段21に記憶されている3次元推定選手座標と、オブジェクト種別とに基づいて、オフサイドラインの座標を推定するものである。ここでは、オフサイドライン座標推定手段22は、座標探索手段22aと、座標特定手段22bとを備えて構成している。
The offside line coordinate estimation unit 22 estimates the coordinates of the offside line based on the three-dimensional estimated player coordinates stored in the coordinate
座標探索手段22aは、後記する座標特定手段22bから、オブジェクト種別を通知されることで、座標記憶手段21から、該当する座標を検索するものである。なお、座標探索手段22aは、オブジェクト種別に加え、特定の座標成分(例えば、x座標)の大きさの順番を通知された場合は、座標記憶手段21から、該当する座標のみを検索する。この座標探索手段22aで検索された座標は、座標特定手段22bに出力される。
なお、座標探索手段22aは、座標特定手段22bから要求のあった段階で、該当する座標を全検索するのではなく、座標記憶手段21に、例えば、1フレーム分のデータ(3次元推定選手座標及びオブジェクト種別)が記憶された段階で、データをオブジェクト種別毎に、特定座標成分(例えば、x座標)の大きさの昇順又は降順に配列し直す座標ソート手段として機能させることとしてもよい。これによって、例えば、図9に示した座標記憶手段21の内容は、図10の(a)〜(e)に示すように、オブジェクトの種別毎に、x座標の大きさの順番(ここでは、降順)で配列したデータ構造となる。
The coordinate search means 22a searches the corresponding coordinates from the coordinate storage means 21 when notified of the object type from the coordinate specifying
Note that the coordinate search means 22a does not search all applicable coordinates at the stage requested by the coordinate specification means 22b, but stores, for example, data for one frame (three-dimensional estimated player coordinates) in the coordinate storage means 21. In addition, at the stage where the object type) is stored, the data may be functioned as a coordinate sorting unit that rearranges the data for each object type in ascending or descending order of the size of the specific coordinate component (for example, x coordinate). Thus, for example, the contents of the coordinate storage means 21 shown in FIG. 9 are changed in the order of the size of the x coordinate (here, as shown in FIGS. 10A to 10E) for each object type. The data structure is arranged in descending order.
座標特定手段22bは、選手、あるいは、選手と審判との位置関係に基づいて、オフサイドラインを特定(推定)するものである。なお、ここでは、座標特定手段22bは、分類手段16からオフサイドライン出力指示が通知された段階で起動するものとする。起動後、座標特定手段22bは、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別により選手あるいは審判の位置座標を要求し、その位置座標を取得することで、オフサイドラインを特定する。この選手、あるいは、選手と審判との位置関係に基づいて、オフサイドラインを特定する手法の説明は、オフサイドライン検出装置1の動作の説明で行うこととする。
なお、オフサイドライン位置出力手段20は、図8に示すように、フィルタ手段23を付加して、オフサイドライン位置出力手段202として構成してもよい。
The coordinate specifying
Incidentally, the offside line
フィルタ手段23は、選手位置検出手段10で検出された3次元推定選手座標の中で、オブジェクト種別の人物(選手、審判)が、その存在位置として妥当であるかどうかを判定するものである。そして、フィルタ手段23は、妥当であると判断した場合に限って、座標記憶手段21に3次元推定選手座標とオブジェクト種別とを、識別番号に対応付けて記憶する。
例えば、フィルタ手段23は、以下に示す種々の判定条件を設けて、入力されたデータが妥当であるかどうかを判定する。
The
For example, the
(判定条件 例1)
一般に、サッカー競技において、線審は、オフサイドラインの近傍に位置している。すなわち、審判のうちでオフサイドラインの推定に有効な審判は、線審であるといえる。そこで、フィルタ手段23は、入力されたオブジェクト種別cが、審判を示す“5”(図6参照)である場合に限り、その審判が所定の範囲以外に存在する場合(例えば、以下の(28)式で示したように、y座標が33メートル未満又は35メートルを超える場合)は、当該審判を線審ではないと判定し、入力されたデータを破棄する(座標記憶手段21に記憶しない)。
(Judgment condition example 1)
In general, in a soccer competition, the lineman is located in the vicinity of the offside line. That is, it can be said that a referee who is effective in estimating an offside line is a line referee. Therefore, the filter means 23 is only when the input object type c is “5” (see FIG. 6) indicating a referee, and the referee exists outside the predetermined range (for example, the following (28) (If the y-coordinate is less than 33 meters or exceeds 35 meters, as indicated by the formula), it is determined that the referee is not a lineman and the input data is discarded (not stored in the coordinate storage means 21).
(判定条件 例2)
また、一般に、ゴールキーパは、ゴールライン付近に存在することが多い。そこで、フィルタ手段24は、入力されたオブジェクト種別cが、ゴールキーパを示す“2”又は“4”(図6参照)である場合に限り、そのゴールキーパがゴールラインから所定距離より離れた位置に存在する場合(例えば、以下の(29)式で示したように、各ゴールキーパのx座標が自ゴールから30mを超える場合)は、当該ゴールキーパの座標は誤りであると判定し、入力されたデータを破棄する(座標記憶手段21に記憶しない)。
(Judgment condition example 2)
In general, the goalkeeper often exists near the goal line. Therefore, the filter means 24 exists at a position where the goal keeper is separated from the goal line by a predetermined distance only when the input object type c is “2” or “4” (see FIG. 6) indicating the goal keeper. (For example, as shown in the following equation (29), when the x coordinate of each goalkeeper exceeds 30 m from the own goal), it is determined that the coordinate of the goalkeeper is incorrect, and the input data is Discard (do not store in coordinate storage means 21).
このように、オフサイドライン位置出力手段202内に、フィルタ手段23を備えることで、オフサイドラインの推定精度を高めることができる。
以上説明したように、オフサイドライン検出装置1は、サッカー競技を撮影した映像(入力映像)から、チーム毎の選手や、審判の位置を検出することで、オフサイドラインの座標を検出することができる。このように検出されたオフサイドラインの座標は、ワールド座標系における座標であるため、従来のCG合成技術によって、サーカー競技のオフサイドラインを画面上に可視化することが可能になる。
Thus, the offside line
As described above, the offside
以上、オフサイドライン検出装置1の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、オフサイドライン検出装置1は、一般的なコンピュータにプログラムを実行させ、コンピュータ内の演算装置や記憶装置を動作させることにより実現することができる。このプログラム(オフサイドライン検出プログラム)は、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
また、ここでは、面積判定手段12bは、予め定めた2次元座標上の選手の大きさに相当する領域情報のみを出力するものとして構成したが、面積判定手段12bの代わりに、映像上に出現する3次元座標上の選手の大きさに適応させて、判定するための面積を変化させる適応面積判定手段を組み込むこととしてもよい。
The configuration of the offside
Here, the
ここで、図11を参照(他の構成については適宜図2参照)して、適応面積判定手段について説明する。図11は、適応面積判定手段の詳細な構成を示したブロック図である。ここでは、適応面積判定手段17は、3次元座標変換手段17aと、2次元選手領域設定手段17bと、面積閾値生成手段17cと、可変面積判定手段17dとを備えて構成している。
Here, the adaptive area determination means will be described with reference to FIG. 11 (refer to FIG. 2 as appropriate for other configurations). FIG. 11 is a block diagram showing a detailed configuration of the adaptive area determination means. Here, the adaptive area determination unit 17 includes a three-dimensional coordinate
3次元座標変換手段(逆投影変換手段)17aは、カメラの位置及び焦点距離に基づいて、ラベリング手段12aで生成された領域情報に含まれる選手領域毎の2次元座標である重心座標を、ワールド座標系における3次元座標に変換するものである。なお、3次元座標変換手段17aは、図2で説明した逆投影変換手段12cと同一のものとして実現することができる。すなわち、前記(3)式により、重心座標を3次元座標に変換する。ここで変換し、算出された3次元座標は、2次元選手領域設定手段17bに出力される。また、前記(3)式で「無効」となった場合は、その旨2次元選手領域設定手段17bに通知される。
Based on the position and focal length of the camera, the three-dimensional coordinate conversion means (back projection conversion means) 17a converts the center-of-gravity coordinates, which are two-dimensional coordinates for each player area included in the area information generated by the labeling means 12a, into the world It is converted into three-dimensional coordinates in the coordinate system. The three-dimensional coordinate
2次元選手領域設定手段(投影変換手段)17bは、3次元座標変換手段17aで変換された3次元座標と、カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、入力映像内に選手が存在する2次元選手領域を設定するものである。この2次元選手領域設定手段17bは、図2で説明した2次元選手領域設定手段13と同一のものとして実現することができる。すなわち、2次元選手領域設定手段17bは、3次元座標を基準とした選手の領域を円柱近似し、その円柱を2次元座標に投影し、その投影された領域を含むバウンディングボックス(前記(25)式参照)を選手の2次元選手領域として設定する。ここで設定された2次元選手領域(バウンディングボックス)は、面積閾値生成手段17cに出力される。なお、2次元選手領域設定手段17bは、3次元座標変換手段17aから、「無効」が通知された場合には、当該ラベル番号に対応付けて、面積閾値生成手段17cに「無効」を通知する。
The two-dimensional player area setting means (projection conversion means) 17b is based on the three-dimensional coordinates converted by the three-dimensional coordinate conversion means 17a, the position and focal length of the camera, and a predetermined player size. A two-dimensional player area in which players are present is set. The two-dimensional player area setting means 17b can be realized as the same as the two-dimensional player area setting means 13 described in FIG. That is, the two-dimensional player area setting means 17b approximates the player's area based on the three-dimensional coordinates, projects the cylinder onto the two-dimensional coordinates, and includes a bounding box (25) described above. Is set as the player's two-dimensional player area. The two-dimensional player area (bounding box) set here is output to the area threshold generation means 17c. When the “invalid” is notified from the three-dimensional coordinate
面積閾値生成手段17cは、2次元選手領域設定手段17bで設定されたバウンディングボックスの大きさに基づいて、選手領域が、選手の領域として有効かどうかを判定する閾値を生成するものである。この面積閾値生成手段17cは、可変面積判定手段17dで用いる選手領域の有効な範囲を示す閾値を、下限値Amin及び上限値Amaxとして算出する。例えば、バウンディングボックスDの面積をDSとし、予め定めた定数ρmin及びρmaxを面積DSにすることで、(30)式に示すように、下限値Amin及び上限値Amaxを算出する。 The area threshold value generation means 17c generates a threshold value for determining whether or not the player area is valid as a player area based on the size of the bounding box set by the two-dimensional player area setting means 17b. This area threshold value generation means 17c calculates the threshold value which shows the effective range of the player area | region used by the variable area determination means 17d as the lower limit value Amin and the upper limit value Amax . For example, by setting the area of the bounding box D as D S and the predetermined constants ρ min and ρ max as the area D S , the lower limit value A min and the upper limit value A max are calculated as shown in the equation (30). To do.
なお、面積閾値生成手段17cは、2次元選手領域設定手段17bから「無効」を通知された場合、ラベル番号に対応付けて、可変面積判定手段17dに「無効」を通知する。
When the “invalid” is notified from the two-dimensional player
可変面積判定手段17dは、面積閾値生成手段17cで生成された閾値に基づいて、シルエット映像における選手領域が、選手の領域として有効かどうかを判定するものである。この可変面積判定手段17dは、面積閾値生成手段17cで生成された選手領域の有効な範囲を示す下限値Amin及び上限値Amaxを閾値として、ラベル番号m(1≦m≦M)に対応する領域情報の面積Amが、閉区間[Amin,Amax]に含まれるかどうかを判定し、Am∈[Amin,Amax]を満たす場合にのみ、領域情報を出力する。ここで条件を満たした領域情報は、逆投影変換手段12cに出力される。なお、可変面積判定手段17dは、面積閾値生成手段17cから「無効」を通知された場合、そのラベル番号に対応する領域情報を出力しない。
The variable
以上説明したように、面積判定手段12bを適応面積判定手段17とすることで、3次元座標における選手の大きさに基づいて、シルエット映像における選手領域が有効であるかどうかを判定することができる。これによって、選手の動きによって、映像上に映っている選手の大きさが変わっても、選手の領域であるかどうかを判断でき、より正確に選手の領域を特定することができる。
なお、面積判定手段12bの代わりに適応面積判定手段17を用いる場合、逆投影変換手段12cを省略して、3次元座標変換手段17aの出力を再利用することとしてもよい。すなわち、可変面積判定手段17dは、3次元座標変換手段17aで出力される3次元座標の中で、Am∈[Amin,Amax]を満たす領域情報に対応する3次元座標を、ラベル番号とともに、3次元選手座標として、検出・追跡手段12dに出力する。
As described above, by using the
When the adaptive area determination unit 17 is used instead of the
[オフサイドライン検出装置の動作]
次に、図12を参照(適宜図2参照)して、オフサイドライン検出装置の動作について説明する。図12は、本発明の第一の実施の形態に係るオフサイドライン検出装置の動作を示すフローチャートである。なお、図12のフローチャートは、入力映像における1フレーム分の動作を示したものであって、逐次入力されるフレーム毎に、本動作が繰り返して実行される。
[Operation of offside line detector]
Next, the operation of the offside line detection device will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the offside line detection device according to the first embodiment of the present invention. The flowchart of FIG. 12 shows the operation for one frame in the input video, and this operation is repeatedly executed for each frame that is sequentially input.
(シルエット映像生成ステップ)
まず、オフサイドライン検出装置1は、シルエット映像生成手段11によって、入力されるフレーム毎に、そのフレームを選手領域と背景領域とに分割してシルエット映像を生成する(ステップS1)。ここでは、シルエット映像生成手段11は、選手領域を画素値「1」、背景領域を画素値「0」としてフレームを2値化する。
(Silhouette video generation step)
First, the offside
(3次元選手座標推定ステップ)
そして、オフサイドライン検出装置1は、ラベリング手段12aによって、シルエット映像の選手領域(画素値「1」の領域)に対して、ラベル番号を付与する(ステップS2)。なお、ラベリング手段12aでは、ラベリング処理実行時に、選手領域(単連結領域)の面積及び重心座標を算出しておく。
そして、オフサイドライン検出装置1は、面積判定手段12bによって、ラベル番号が付与された選手領域の中から、その選手領域の面積が、予め定めた選手の大きさに相当する面積の範囲内となる領域のみをフィルタリングする(ステップS3)。これによって、選手の大きさに相当しない領域を削除することができる。
(3D player coordinate estimation step)
Then, the offside
Then, the offside
さらに、オフサイドライン検出装置1は、逆投影変換手段12cによって、ステップS3でフィルタリングされた選手領域毎の重心座標を逆投影変換することで、3次元選手座標を算出する(ステップS4)。ここで、重心座標は2次元座標であり、算出される3次元選手座標は、ワールド座標系における3次元座標である。
そして、オフサイドライン検出装置1は、検出・追跡手段12dによって、ステップS4で算出された3次元選手座標と、後記するステップS9で1単位時間(1フレーム)前に遅延された3次元予測選手座標との距離を、全ての組み合わせで算出し(ステップS5)、その距離に基づいて、3次元選手座標に識別番号を付与する(ステップS6)。
Further, the offside
Then, the offside
すなわち、検出・追跡手段12dは、ステップS5で算出された距離が、予め定めた閾値以下で、かつ、最も短い3次元予測選手座標に対応付けられている識別番号を、3次元選手座標に対して設定する。また、検出・追跡手段12dは、識別番号が設定されなかった3次元選手座標に対して、新規の識別番号を付与する。
これによって、検出・追跡手段12dは、同一の選手の領域(選手領域)を、追跡することができる。
In other words, the detection / tracking means 12d determines the identification number associated with the shortest three-dimensional predicted player coordinate whose distance calculated in step S5 is equal to or less than a predetermined threshold and the three-dimensional player coordinate. To set. The detection /
Thereby, the detection / tracking means 12d can track the same player area (player area).
そして、オフサイドライン検出装置1は、予測・推定手段12eによって、3次元選手座標を、時間方向に平滑化して、3次元推定選手座標を推定するとともに、1単位時間(1フレーム)後の選手領域の3次元座標を3次元予測選手座標として予測する(ステップS8)。ここでは、予測・推定手段12eをカルマンフィルタとして機能させることで、オフサイドライン検出装置1は、選手を滑らかに追跡することが可能になる。
そして、オフサイドライン検出装置1は、遅延手段12fによって、ステップS8で予測された3次元予測選手座標を、1単位時間遅延させる(ステップS9)。なお、ここで遅延された3次元予測選手座標は、1フレーム後の動作におけるステップS5において使用される。
Then, the offside
Then, the offside
(2次元選手領域設定ステップ)
また、オフサイドライン検出装置1は、2次元選手領域設定手段13によって、ステップS8で推定された3次元推定選手座標を、カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、入力映像内に選手が存在する2次元領域である2次元選手領域を設定する(ステップS10)。
(2D player area setting step)
Further, the offside
(色統計量測定ステップ)
そして、オフサイドライン検出装置1は、色統計量測定手段14によって、ステップS10で設定された2次元選手領域と、シルエット映像生成手段11で生成されたシルエット映像の選手領域との共通する領域内で、入力映像の色の統計量を測定する(ステップS11)。ここでは、例えば、色の統計量としては、色ベクトルを領域内で平均化した平均色ベクトルを用いる
(Color statistics measurement step)
Then, the offside
(分類ステップ)
さらに、オフサイドライン検出装置1は、分類手段16によって、ステップS11で測定された識別番号毎の色の統計量と、色統計量記憶手段15に記憶されている色の統計量とに基づいて、選手をチーム毎に分類する(ステップS12)。
これによって、分類手段16は、入力映像に映っている選手がどのオブジェクト種別に属しているかを分類することができ、サッカー競技のホームチーム側の選手、アウェイチーム側の選手の区別をつけることができる。
(Classification step)
Further, the offside
Thereby, the classification means 16 can classify to which object type the player reflected in the input video belongs, and can distinguish between the player on the home team side of the soccer competition and the player on the away team side. it can.
(オフサイドライン位置出力ステップ)
そして、オフサイドライン検出装置1は、オフサイドライン位置出力手段20によって、分類手段16で分類された選手毎のオブジェクト種別(所属チーム等)と、3次元選手座標推定手段12で推定された3次元推定選手座標とに基づいて、オフサイドラインの位置を推定して出力する(ステップS13)。
(Offside line position output step)
Then, the offside
《オフサイドライン位置出力手段の動作》
ここで、図13及び図14を参照(適宜図7参照)して、図12におけるステップS13の動作(オフサイドライン位置出力手段20の動作)について、具体的に説明する。図13は、ホームチームの選手(ゴールキーパ及び非ゴールキーパ選手)の位置に基づいて、オフサイドラインを推定する動作を示すフローチャートである。図14は、ホームチームの選手並びに審判の位置に基づいて、オフサイドラインを推定する動作を示すフローチャートである。なお、図13及び図14中、「max{…}」は、集合{…}の中で最大値を求める関数、「max2{…}」は、集合{…}の中で2番目に大きな値を求める関数とする。また、集合{…}の中に最大値を持つ要素が複数存在する場合は、max{…}=max2{…}=「集合{…}の中の最大値」とする。
また、ここでは、ステップS8において推定された3次元推定選手座標、及び、ステップS12において分類されたオブジェクト種別は、それぞれ、識別番号に対応付けられて、オフサイドライン位置出力手段20の座標記憶手段21に記憶されているものとする。
<Operation of offside line position output means>
Here, with reference to FIG. 13 and FIG. 14 (refer to FIG. 7 as appropriate), the operation of step S13 in FIG. 12 (the operation of the offside line position output means 20) will be specifically described. FIG. 13 is a flowchart showing an operation of estimating an offside line based on the positions of players (goalkeepers and non-goalkeepers) of the home team. FIG. 14 is a flowchart showing an operation of estimating an offside line based on the position of the player of the home team and the referee. In FIG. 13 and FIG. 14, “max {...}” is a function for obtaining the maximum value in the set {...}, and “max2 {...}” is the second largest value in the set {...}. Is a function for obtaining. Further, when there are a plurality of elements having the maximum value in the set {...}, it is assumed that max {...} = max2 {...} = “maximum value in the set {...}”.
Here, the three-dimensional estimated player coordinates estimated in step S8 and the object type classified in step S12 are associated with identification numbers, respectively, and the coordinate storage means 21 of the offside line position output means 20 is used. It is assumed that it is stored in
(オフサイドライン位置出力手段の動作〔ホーム側選手による推定〕)
最初に、図13を参照(適宜図7参照)して、オフサイドライン位置出力手段20におけるホームチームの選手の位置に基づいて、オフサイドラインの位置を推定する動作について説明する。
まず、オフサイドライン位置出力手段20は、座標記憶手段21にホームチームのゴールキーパ(ホーム側ゴールキーパ)の座標が記憶されているかどうかを検索することで、ホーム側ゴールキーパの人数が“0”であるかどうかを判定する(ステップS20)。ここでは、オフサイドライン座標推定手段22の座標特定手段22bが、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別(ここでは、値“2” 〔ホーム側ゴールキーパ〕)を通知し、ホーム側ゴールキーパの座標の検索を指示する。そして、座標探索手段22aが、座標記憶手段21から、ホーム側ゴールキーパの座標を検索し、その結果を座標特定手段22bに通知する。すなわち、座標特定手段22bは、座標探索手段22aからの検索結果に基づいて、ホーム側ゴールキーパの人数が“0”であるかどうかを判定する。
(Operation of offside line position output means [estimated by home player])
First, referring to FIG. 13 (refer to FIG. 7 as appropriate), the operation of estimating the position of the offside line based on the position of the player of the home team in the offside line position output means 20 will be described.
First, the offside line position output means 20 searches for whether the coordinates of the home team goalkeeper (home goalkeeper) are stored in the coordinate storage means 21, so that the number of home goalkeepers is "0". It is determined whether or not (step S20). Here, the coordinate specifying
ここで、ホーム側ゴールキーパの人数が“0”である場合(ステップS20でYes)、座標特定手段22bは、ホームチームのゴールキーパ以外の選手であるホーム側非ゴールキーパ選手の位置で最も大きいx座標の値を変数Xdに代入する(ステップS21)。すなわち、座標特定手段22bが、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別(ここでは、値“1”〔ホーム側非ゴールキーパ選手〕)と、座標の大きさの順番(ここでは、1番目〔最大値〕)を通知し、検索を指示する。そして、座標探索手段22aが、座標記憶手段21から、ホーム側非ゴールキーパ選手の位置で最も大きいx座標の値を検索し、その結果を座標特定手段22bに通知する。これによって、座標特定手段22bは、ホーム側非ゴールキーパ選手の位置で最も大きいx座標の値を得ることができる。そして、ステップS24に進む。
Here, when the number of home goalkeepers is “0” (Yes in step S20), the coordinate specifying
一方、ホーム側ゴールキーパの人数が“0”でない場合(ステップS20でNo)、座標特定手段22bは、座標探索手段22aに対して、ホーム側非ゴールキーパ選手(オブジェクト種別“1”)の位置で最も大きいx座標及び2番目に大きいx座標と、ホーム側ゴールキーパ(オブジェクト種別“2”)の位置で最も大きいx座標との探索を要求し、それぞれの値を、変数Xd1,Xd2及びXgに代入する(ステップS22)。なお、最も大きいx座標が複数存在する場合は、「最も大きいx座標」と「2番目に大きいx座標」とは、ともに同じ値(最大値)を指すこととする。
On the other hand, when the number of home goalkeepers is not “0” (No in step S20), the coordinate specifying
そして、座標特定手段22bは、変数Xd1,Xd2及びXgの中で2番目に大きい値を変数Xdに代入する(ステップS23)。なお、ホーム側非ゴールキーパ選手の2番目に大きいx座標、すなわち、変数Xd2の値が存在しない場合は、変数Xd1及びXgの小さい方の値を変数Xdに代入するものとする。この段階で、座標特定手段22bは、変数Xdをオフサイドライン位置と推定する。
そして、座標特定手段22bは、変数Xdの値をオフサイドライン位置(x座標)として出力する(ステップS24)。
Then, the coordinate specifying
Then, the coordinate specifying
(オフサイドライン位置出力手段の動作〔ホーム側選手+審判による推定〕)
次に、図14を参照(適宜図7参照)して、オフサイドライン位置出力手段20におけるホームチームの選手並びに審判の位置に基づいて、オフサイドラインの位置を推定する動作について説明する。
まず、オフサイドライン位置出力手段20は、ホーム側選手の位置に基づいて、オフサイドラインの位置を推定する(ステップSA1)。なお、このステップSA1は、図13で説明した、ステップS20〜ステップS23の動作と同じ動作であるため、説明を省略する。
(Operation of offside line position output means [home side player + estimation by referee])
Next, referring to FIG. 14 (refer to FIG. 7 as appropriate), the operation of estimating the position of the offside line based on the position of the player of the home team and the referee in the offside line position output means 20 will be described.
First, the offside line position output means 20 estimates the position of the offside line based on the position of the home player (step SA1). Note that step SA1 is the same as the operation of step S20 to step S23 described in FIG.
そして、オフサイドライン位置出力手段20は、座標記憶手段21に審判の座標が記憶されているかどうかを検索することで、審判の人数が“0”であるかどうかを判定する(ステップS30)。ここでは、オフサイドライン座標推定手段22の座標特定手段22bが、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別(ここでは、値“5”〔審判〕)を通知し、審判の座標の検索を指示する。そして、座標探索手段22aが、座標記憶手段21から、審判の座標を検索し、その結果を座標特定手段22bに通知する。すなわち、座標特定手段22bは、座標探索手段22aからの検索結果に基づいて、審判の人数が“0”であるかどうかを判定する。
Then, the offside line
ここで、審判の人数が“0”である場合(ステップS30でYes)、座標特定手段22bは、ステップSA1で推定したオフサイドライン位置のx座標(変数Xdの値)を変数Xpに代入する(ステップS31)。この段階では、審判が映像上に存在しないため、座標特定手段22bは、ステップSA1で推定した、ホーム側選手の位置から推定したオフサイドラインの位置をそのまま使用する。そして、ステップS35に進む。
Here, if the number of judgment is "0" (Yes in step S30), the coordinate specifying
一方、審判の人数が“0”でない場合(ステップS30でNo)、座標特定手段22bは、審判の位置で最も大きいx座標の値を持つ審判をホーム側オフサイドライン上の線審とみなし、そのx座標を変数Xrに代入する(ステップS32)。すなわち、座標特定手段22bが、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別(ここでは、値“5”〔審判〕)と、座標の大きさの順番(ここでは、1番目〔最大値〕)を通知し、検索を指示する。そして、座標探索手段22aが、座標記憶手段21から、審判の位置で最も大きいx座標の値を検索し、その結果を座標特定手段22bに通知する。これによって、座標特定手段22bは、審判の位置で最も大きいx座標の値を得ることができる。
On the other hand, if the number of referees is not “0” (No in step S30), the coordinate specifying
続けて、座標特定手段22bは、ステップS32で得た審判の位置で最も大きいx座標(変数Xr)と、ステップSA1でホーム側選手から推定したオフサイドラインのx座標(変数Xd)とを比較する。なお、審判の位置が、ホーム側の選手の位置に対して、ホーム側のゴールライン(ゴールポスト)に、より大きく近づいている場合は、審判の位置の方がオフサイドラインの位置に近いといえる。そこで、ここでは、座標特定手段22bは、ホーム側選手から推定したオフサイドラインの位置のx座標(変数Xd)に予め定めた閾値θ(例えば、1m)を加算し、審判の位置のx座標(変数Xr)と比較する(ステップS33)。
Subsequently, the coordinate specifying
ここで、審判の位置のx座標(変数Xr)が、ステップSA1で推定したオフサイドライン位置のx座標よりも十分大きい場合(ステップS33でYes)、座標特定手段22bは、審判の位置をオフサイドラインの位置と推定し、変数Xpに変数Xrの値を代入する(ステップS34)。なお、座標特定手段22bは、ステップS34において、Xp=(Xd+Xr)/2の演算を行うことで、選手の位置から得られたオフサイドライン位置(Xd)と、審判の位置から得られたオフサイドライン位置(Xr)との相加平均値を、オフサイドライン位置(Xp)と推定することとしてもよい。
If the x coordinate (variable Xr ) of the referee position is sufficiently larger than the x coordinate of the offside line position estimated in step SA1 (Yes in step S33), the coordinate specifying
一方、審判の位置のx座標(変数Xr)が、ステップSA1で推定したオフサイドライン位置のx座標よりも十分大きくない場合(ステップS33でNo)、ステップS31の動作を実行する。
そして、座標特定手段22bは、変数Xpの値をオフサイドライン位置(x座標)として出力する(ステップS35)。
このように、オフサイドライン位置出力手段20は、選手の位置だけでなく、審判の位置を加味することで、精度よくオフサイドラインの位置を推定することができる。
なお、ここでは、ホーム側のオフサイドラインの位置を推定しているが、x座標が小さいほど、アウェイ側のゴールラインに近づくため、座標の大小関係を逆にすることで、アウェイ側のオフサイドラインの位置を推定することも可能である。
On the other hand, when the x coordinate (variable Xr ) of the referee position is not sufficiently larger than the x coordinate of the offside line position estimated in step SA1 (No in step S33), the operation of step S31 is executed.
The coordinate specifying
Thus, the offside line position output means 20 can accurately estimate the position of the offside line by taking into account the position of the referee as well as the position of the player.
Here, the position of the off-side line on the home side is estimated. However, the smaller the x coordinate, the closer to the goal line on the away side, so by reversing the magnitude relationship of the coordinates, the off-side line on the away side It is also possible to estimate the position of.
以上の動作によって、オフサイドライン検出装置1は、サッカー競技を撮影した入力映像から、選手の動きに応じて変化するオフサイドラインの位置(座標)を、逐次出力することができる。これによって、このオフサイドライン検出装置1から出力されるオフサイドラインの位置(座標)を、従来のCG合成技術で使用することで、リアルタイムでサーカー競技のオフサイドラインを画面上に可視化することが可能になる。
By the above operation, the offside
<第二の実施の形態]>
[オフサイドライン検出装置の構成]
次に、図15を参照して、本発明の第二の実施の形態に係るオフサイドライン検出装置の構成について説明する。図15は、本発明の第二の実施の形態に係るオフサイドライン検出装置の構成を示したブロック図である。図15に示すように、オフサイドライン検出装置1Bは、オブジェクト位置検出手段10Bと、オフサイドライン位置出力手段20Bとを備えて構成している。
<Second Embodiment>
[Configuration of offside line detector]
Next, with reference to FIG. 15, the structure of the offside line detection apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of an offside line detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the offside line detection apparatus 1B includes an object
オブジェクト位置検出手段10Bは、入力されたスポーツ映像(ここではサッカー競技を撮影した入力映像)から、その入力映像内におけるチーム毎の選手、審判、あるいはボールの位置を検出するものである。ここでは、オブジェクト位置検出手段10Bは、シルエット映像生成手段11と、3次元オブジェクト座標推定手段12Bと、2次元選手領域設定手段13と、色統計量測定手段14と、色統計量記憶手段15と、分類手段16とを備えて構成している。なお、3次元オブジェクト座標推定手段12B以外の構成は、図2で説明した選手位置検出手段10の構成と同じものであるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
The object position detection means 10B detects the position of the player, the referee, or the ball for each team in the input video from the input sports video (here, the input video obtained by shooting a soccer game). Here, the object position detection means 10B includes a silhouette video generation means 11, a 3D object coordinate estimation means 12B, a 2D player area setting means 13, a color statistic measurement means 14, a color statistic storage means 15, The classification means 16 is provided. The configuration other than the three-dimensional object coordinate
3次元オブジェクト座標推定手段12Bは、シルエット映像生成手段11で生成されたシルエット映像から、人物である選手(審判を含む)及びボールの各オブジェクトの3次元座標を推定するものである。なお、3次元オブジェクト座標推定手段12Bは、図2で説明した3次元選手座標推定手段12に、ボールの3次元座標を推定する機能を付加したものであって、選手(審判を含む)の3次元座標の推定は、3次元選手座標推定手段12と同一の構成で実現できる。ここでは、3次元選手座標推定手段12に、ボールの3次元座標を推定する機能を付加することで異なった構成となる面積判定手段12Bb及び予測・推定手段12Beのみについて説明を行う。 The three-dimensional object coordinate estimating means 12B estimates the three-dimensional coordinates of each player object (including the referee) and the ball from the silhouette video generated by the silhouette video generating means 11. The three-dimensional object coordinate estimation means 12B is obtained by adding a function for estimating the three-dimensional coordinates of the ball to the three-dimensional player coordinate estimation means 12 described with reference to FIG. The estimation of the dimensional coordinates can be realized with the same configuration as the three-dimensional player coordinate estimation means 12. Here, only the area determination means 12Bb and the prediction / estimation means 12Be, which have different configurations by adding a function for estimating the three-dimensional coordinates of the ball to the three-dimensional player coordinate estimation means 12, will be described.
面積判定手段12Bbは、ラベリング手段12aで生成された領域情報内の面積が、特定の範囲内であるかどうかを判定し、面積が特定の範囲にある領域情報のみを出力する面積フィルタとして機能するものである。ここでは、予め選手(審判を含む)の大きさに相当する面積の下限値Amin及び上限値Amaxと、ボールの大きさに相当する面積の下限値Bmin及び上限値Bmaxとを、閾値として定めておく。
The area determination unit 12Bb functions as an area filter that determines whether the area in the region information generated by the
そして、面積判定手段12Bbは、ラベル番号m(1≦m≦M)(Mは単連結領域の数)に対応する領域情報の面積Amが、閉区間[Amin,Amax]又は閉区間[Bmin,Bmax]に含まれるかどうかを判定し、Am∈[Amin,Amax]又はAm∈[Bmin,Bmax]を満たす場合にのみ、領域情報を出力する。ここで条件を満たした領域情報は、逆投影変換手段12cに出力される。また、面積判定手段12Bbは、領域が選手(審判を含む)として判定されたものか、ボールとして判定されたものかを示す人物・ボール判定情報を、逆投影変換手段12cに出力し、その情報は、さらに、検出・追跡手段12d、予測・推定手段12Beに順次通知されるものとする。
なお、面積判定手段12Bbは、ボールの領域の面積をS、周囲長をlとしたとき、以下の(31)式に示すような円形度eを算出し、より円形に近いもののみをボールの領域として選択することとしてもよい。
Then, the area determination unit 12Bb, the area A m of the label number m (1 ≦ m ≦ M) (M is the number of simply connected region) region information corresponding to the found closed interval [A min, A max] or a closed interval [B min, B max] to determine if included in, a m ∈ [a min, a max] or a m ∈ [B min, B max] only if they meet, and outputs the area information. Here, the area information that satisfies the condition is output to the backprojection conversion means 12c. The area determination means 12Bb outputs person / ball determination information indicating whether the area is determined as a player (including a referee) or as a ball to the back projection conversion means 12c, and the information Is further notified to the detection / tracking means 12d and the prediction / estimation means 12Be in sequence.
The area determining means 12Bb calculates the circularity e as shown in the following equation (31), where S is the area of the ball region and l is the perimeter, and only the one closer to the circle is calculated. It may be selected as a region.
これによって、図4に示した、ボールの大きさに近似するような領域Hを、ボールとして判定することがなくなる。 Accordingly, the region H that approximates the size of the ball shown in FIG. 4 is not determined as a ball.
予測・推定手段12Beは、検出・追跡手段12dで新規に検出された、あるいは、追跡された選手、ボールといったオブジェクトの3次元座標(3次元オブジェクト座標)を、時間方向に平滑化して、3次元推定オブジェクト座標とするとともに、1単位時間後のオブジェクトの3次元座標を3次元予測オブジェクト座標として予測するものである。
この予測・推定手段12Beで予測された3次元予測オブジェクト座標は、オブジェクトを特定する識別番号とともに遅延手段12fに出力される。また、予測・推定手段12Beは、人物・ボール判定情報に基づいて、3次元推定オブジェクト座標が選手の座標であるのかボールの座標であるのかを判定し、選手の座標である場合は、3次元推定オブジェクト座標を3次元推定選手座標として2次元選手領域設定手段13及びオフサイドライン位置出力手段20Bに出力し、ボールの座標である場合は、3次元推定オブジェクト座標を3次元推定ボール座標として、オフサイドライン位置出力手段20Bに出力する。
The prediction / estimation means 12Be smoothes the three-dimensional coordinates (three-dimensional object coordinates) of an object such as a player or a ball newly detected or tracked by the detection / tracking means 12d in the time direction. In addition to the estimated object coordinates, the three-dimensional coordinates of the object after one unit time are predicted as the three-dimensional predicted object coordinates.
The three-dimensional predicted object coordinates predicted by the prediction / estimation unit 12Be are output to the
なお、予測・推定手段12Beは、3次元推定ボール座標をオフサイドライン位置出力手段20Bに出力する場合には、識別番号と、オブジェクトがボールであることを示すオブジェクト種別とを合わせて出力することとする。
これによって、オブジェクト位置検出手段10Bは、入力映像から、選手(審判を含む)、ボールといったオブジェクトの3次元座標(3次元推定選手座標)を検出することができる。
Note that the prediction / estimation means 12Be outputs the identification number and the object type indicating that the object is a ball when outputting the three-dimensional estimated ball coordinates to the offside line position output means 20B. To do.
Thereby, the object position detection means 10B can detect the three-dimensional coordinates (three-dimensional estimated player coordinates) of an object such as a player (including a referee) and a ball from the input video.
オフサイドライン位置出力手段20Bは、3次元オブジェクト座標推定手段12Bで推定された3次元推定選手座標及び3次元推定ボール座標とに基づいて、オフサイドラインの位置を推定して出力するものである。また、選手のオブジェクト種別は、分類手段16から通知され、ボールのオブジェクト種別は、3次元オブジェクト座標推定手段12Bの予測・推定手段12Beから通知されるものとする。
なお、オフサイドライン位置出力手段20Bの詳細な構成については、図7及び図8で説明したオフサイドライン位置出力手段20と同様の構成とすることができる。ただし、オフサイドライン位置出力手段20Bの座標記憶手段21には、選手、審判の位置情報に加え、ボールの位置情報(3次元推定ボール座標)が記憶される。
The offside line position output means 20B estimates and outputs the position of the offside line based on the three-dimensional estimated player coordinates and the three-dimensional estimated ball coordinates estimated by the three-dimensional object coordinate estimation means 12B. Further, it is assumed that the player object type is notified from the
The detailed configuration of the offside line
例えば、座標記憶手段21には、図16(a)に示すように、3次元推定ボール座標(ここでは、オブジェクト種別=“7”の座標)を含んだ、識別番号に対応付けられた、オブジェクト種別ci、座標(x座標xi、y座標yi、z座標zi)が記憶される。
さらに、オブジェクト座標推定手段22の座標探索手段22aが、座標記憶手段21に記憶されているデータをオブジェクト種別毎に、特定座標成分(例えば、x座標)の大きさの昇順又は降順に配列し直す座標ソート手段として機能させることも可能である。この場合、座標探索手段22aは、図14に示した各オブジェクト種別以外に、図16(b)に示すように、ボールのオブジェクト種別(ここでは“7”)の座標を、特定座標成分(例えば、x座標)の大きさの昇順又は降順に配列して、座標記憶手段21に記憶することとしてもよい。
For example, as shown in FIG. 16A, the coordinate storage means 21 includes an object associated with an identification number including three-dimensional estimated ball coordinates (here, the object type = “7” coordinates). The type c i and coordinates (x coordinate x i , y coordinate y i , z coordinate z i ) are stored.
Further, the coordinate
[オフサイドライン検出装置の動作]
次に、オフサイドライン検出装置1Bの動作について説明する。なお、オブジェクト位置検出手段10Bの動作については、図12で説明した選手位置検出動作に、ボールの検出を付加したことのみが異なっているため、全体の動作については説明を省略し、オフサイドライン位置出力手段20Bの動作について、具体的に説明する。
[Operation of offside line detector]
Next, the operation of the offside line detection device 1B will be described. The operation of the object position detection means 10B is different from the player position detection operation described with reference to FIG. 12 only in that a ball detection is added. The operation of the
(オフサイドライン位置出力手段の動作〔ホーム側選手+審判+ボールによる推定〕)
ここでは、図17を参照(適宜図7参照)して、オフサイドライン位置出力手段20Bの動作について説明する。図17は、オフサイドライン位置出力手段におけるホームチームの選手、審判及びボールの位置に基づいて、オフサイドラインの位置を推定する動作を示すフローチャートである。
(Operation of offside line position output means [home side player + referee + ball estimation])
Here, the operation of the offside line position output means 20B will be described with reference to FIG. 17 (refer to FIG. 7 as appropriate). FIG. 17 is a flowchart showing the operation of estimating the position of the offside line based on the position of the player, the referee and the ball of the home team in the offside line position output means.
まず、オフサイドライン位置出力手段20Bは、ホーム側選手及び審判の位置に基づいて、オフサイドラインの位置を推定する(ステップSA2)。なお、このステップSA2は、図14で説明した、ステップSA1及びステップS30〜ステップS34の動作と同じ動作であるため、説明を省略する。
そして、オフサイドライン位置出力手段20Bは、座標記憶手段21にボールの座標が記憶されているかどうかを検索することで、ボールの個数が“0”であるかどうかを判定する(ステップS40)。ここでは、オフサイドライン座標推定手段22の座標特定手段22bが、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別(ここでは、値“7”〔ボール〕)を通知し、ボールの座標の検索を指示する。そして、座標探索手段22aが、座標記憶手段21から、ボールの座標を検索し、その結果を座標特定手段22bに通知する。すなわち、座標特定手段22bは、座標探索手段22aからの検索結果に基づいて、ボールの個数が“0”であるかどうかを判定する。
First, the offside line
Then, the offside line
ここで、ボールの個数が“0”である場合(ステップS40でYes)、座標特定手段22bは、ステップSA2で推定したオフサイドライン位置のx座標(変数Xpの値)を変数Xに代入する(ステップS41)。この段階では、ボールが映像上に存在しないため、座標特定手段22bは、ステップSA2で推定した、ホーム側選手及び審判の位置から推定したオフサイドラインの位置をそのまま使用する。そして、ステップS45に進む。
Here, when the number of balls is "0" (Yes in step S40), the coordinate specifying
一方、ボールの個数が“0”でない場合(ステップS40でNo)、座標特定手段22bは、ボールの位置で最も大きいx座標の値を変数Xbに代入する(ステップS42)。すなわち、座標特定手段22bが、座標探索手段22aに対して、オブジェクト種別(ここでは、値“7”〔ボール〕)と、座標の大きさの順番(ここでは、1番目〔最大値〕)を通知し、検索を指示する。そして、座標探索手段22aが、座標記憶手段21から、ボールの位置で最も大きいx座標の値を検索し、その結果を座標特定手段22bに通知する。これによって、座標特定手段22bは、ボールの位置で最も大きいx座標の値を得ることができる。
On the other hand, when the number of balls is not “0” (No in step S40), the coordinate specifying
続けて、座標特定手段22bは、ステップS42で得たボールの位置で最も大きいx座標(変数Xb)と、ステップSA2でホーム側選手及び審判から推定したオフサイドラインのx座標(変数Xp)とを比較する(ステップS43)。
ここで、ボールの位置のx座標(変数Xb)が、ステップSA2で推定したオフサイドライン位置のx座標よりも大きい場合(ステップS43でYes)、座標特定手段22bは、ボールの位置をオフサイドラインの位置と推定し、変数Xに変数Xbの値を代入する(ステップS44)。
一方、ボールの位置のx座標(変数Xb)が、ステップSA2で推定したオフサイドライン位置のx座標以下の場合(ステップS43でNo)、ステップS41の動作を実行する。
Subsequently, the coordinate specifying
When the x coordinate (variable X b ) of the ball position is larger than the x coordinate of the offside line position estimated in step SA2 (Yes in step S43), the coordinate specifying
On the other hand, when the x coordinate (variable X b ) of the ball position is equal to or less than the x coordinate of the offside line position estimated in step SA2 (No in step S43), the operation of step S41 is executed.
そして、座標特定手段22bは、変数Xの値をオフサイドライン位置(x座標)として出力する(ステップS45)。
このように、オフサイドライン位置出力手段20Bは、選手及び審判の位置だけでなく、ボールの位置を加味することで、さらに精度よくオフサイドラインの位置を推定することができる。
なお、ここでは、ホーム側のオフサイドラインの位置を推定しているが、x座標が小さいほど、アウェイ側のゴールラインに近づくため、座標の大小関係を逆にすることで、アウェイ側のオフサイドラインの位置を推定することも可能である。
Then, the coordinate specifying
Thus, the offside line position output means 20B can estimate the position of the offside line more accurately by taking into account not only the position of the player and the referee but also the position of the ball.
Here, the position of the off-side line on the home side is estimated. However, the smaller the x coordinate, the closer to the goal line on the away side, so by reversing the magnitude relationship of the coordinates, the off-side line on the away side It is also possible to estimate the position of.
1、1B オフサイドライン検出装置
10 選手位置検出手段(選手位置検出装置)
10B オブジェクト位置検出手段
11 シルエット映像生成手段
12 3次元選手座標推定手段
12B 3次元オブジェクト座標推定手段
12a ラベリング手段
12b 面積判定手段
12c 逆投影変換手段
12d 検出・追跡手段
12e 予測・推定手段
12f 遅延手段
13 2次元選手領域設定手段
14 色統計量測定手段
15 色統計量記憶手段
16 分類手段
17 適応面積判定手段
17a 3次元座標変換手段
17b 2次元選手領域設定手段(第二の2次元選手領域設定手段)
17c 面積閾値生成手段
17d 可変面積判定手段
20、20B オフサイドライン位置出力手段
21 座標記憶手段
22 オフサイド座標推定手段
22a 座標探索手段
22b 座標特定手段
23 フィルタ手段
1, 1B Offside
10B Object position detection means 11 Silhouette video generation means 12 3D player coordinate estimation means 12B 3D object coordinate estimation means 12a Labeling means 12b Area determination means 12c Backprojection conversion means 12d Detection / tracking means 12e Prediction / estimation means 12f Delay means 13 Two-dimensional player area setting means 14 Color statistic measurement means 15 Color statistic storage means 16 Classification means 17 Adaptive area determination means 17a Three-dimensional coordinate conversion means 17b Two-dimensional player area setting means (second two-dimensional player area setting means)
17c Area threshold generation means 17d Variable area determination means 20, 20B Offside line position output means 21 Coordinate storage means 22 Offside coordinate estimation means 22a Coordinate search means 22b Coordinate specification means 23 Filter means
Claims (7)
前記入力映像から、時系列に選手領域と背景領域とに分割したシルエット映像を生成するシルエット映像生成手段と、
このシルエット映像生成手段で生成されたシルエット映像における前記選手領域の位置と、前記カメラが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、前記選手領域の位置を3次元座標上で追跡することで、前記選手の位置を3次元推定選手座標として推定する3次元選手座標推定手段と、
この3次元選手座標推定手段で推定された3次元推定選手座標と、前記カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、前記入力映像内における、前記選手が存在する2次元選手領域を設定する2次元選手領域設定手段と、
この2次元選手領域設定手段で設定された2次元選手領域と、前記シルエット映像内の前記選手領域との共通する領域内における、前記入力映像の色の統計量を測定する色統計量測定手段と、
チーム毎のゴールキーパの服色に基づく色の統計量と非ゴールキーパの服色に基づく色の統計量とを少なくとも記憶した色統計量記憶手段と、
この色統計量記憶手段に記憶されている色の統計量と、前記色統計量測定手段で測定された色の統計量とに基づいて、前記選手をチーム別に前記ゴールキーパと前記非ゴールキーパとに分類する分類手段と、
この分類手段で分類された選手毎のチームと、前記3次元選手座標推定手段で推定された3次元推定選手座標とに基づいて、前記オフサイドラインの位置を特定して出力するオフサイドライン位置出力手段と、を備え、
前記オフサイドライン位置出力手段は、
現在注目しているチーム側のゴールキーパが前記分類手段で分類されていない場合、前記分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに最も近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定し、
現在注目しているチーム側のゴールキーパが前記分類手段で分類されている場合、前記分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置及び当該ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに2番目に近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定することを特徴とするオフサイドライン検出装置。 An offside line detection device that detects an offside line from an input image obtained by shooting a soccer game with a camera,
Silhouette video generation means for generating a silhouette video divided into a player area and a background area in time series from the input video,
Based on the position of the player area in the silhouette video generated by the silhouette video generation means, the position where the camera is installed, and the focal length at the time of shooting, the position of the player area is tracked in three-dimensional coordinates. 3D player coordinate estimation means for estimating the position of the player as 3D estimated player coordinates,
Based on the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimating means, the position and focal length of the camera, and a predetermined player size, the player exists in the input video 2 Two-dimensional player area setting means for setting a three-dimensional player area;
A color statistic measuring means for measuring a color statistic of the input video in a region common to the two-dimensional player region set by the two-dimensional player region setting unit and the player region in the silhouette video; ,
A color statistic storage means for storing at least a color statistic based on a goal keeper's clothing color for each team and a color statistic based on a non-goal keeper's clothing color ;
Based on the color statistic stored in the color statistic storage means and the color statistic measured by the color statistic measurement means, the players are classified into the goal keeper and the non-goal keeper for each team. A classification means for classifying;
Offside line position output means for specifying and outputting the position of the offside line based on the team for each player classified by the classification means and the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimation means And comprising
The offside line position output means includes
If the goal keeper of the team currently focused on is not classified by the classification means, the position closest to the goal line of the team among the non-goal keeper positions of the team classified by the classification means is As the offside line location,
When the goalkeeper of the team currently focused on is classified by the classification means, the position of the non-goalkeeper of the team classified by the classification means and the position of the goalkeeper are displayed on the goal line of the team. An offside line detection apparatus that identifies the second closest position as the position of the offside line .
予め定めた前記選手の大きさに基づいて、前記シルエット映像における前記選手領域が、前記選手の領域として有効かどうかを判定する面積判定手段を備え、
この面積判定手段によって有効と判定された選手領域について、前記3次元推定選手座標を推定することを特徴とする請求項1に記載のオフサイドライン検出装置。 The three-dimensional player coordinate estimation means includes:
Based on a predetermined size of the player, the player region in the silhouette video comprises an area determination means for determining whether the player region is valid as the player region,
The offside line detection apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional estimated player coordinates are estimated for a player region determined to be effective by the area determining means.
前記カメラの位置及び焦点距離に基づいて、前記シルエット映像における前記選手領域毎の2次元座標を3次元座標に変換する3次元座標変換手段と、
この3次元座標変換手段で変換された3次元座標と、前記カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、前記入力映像内における、前記選手が存在する2次元選手領域を設定する第二の2次元選手領域設定手段と、
この第二の2次元選手領域設定手段で設定された2次元選手領域の大きさに基づいて、前記選手領域が、前記選手の領域として有効かどうかを判定する閾値を生成する面積閾値生成手段と、
この面積閾値生成手段で生成された閾値に基づいて、前記シルエット映像における前記選手領域が、前記選手の領域として有効かどうかを判定する可変面積判定手段とを備え、
この可変面積判定手段によって有効と判定された選手領域について、前記3次元推定選手座標を推定することを特徴とする請求項1に記載のオフサイドライン検出装置。 The three-dimensional player coordinate estimation means includes:
3D coordinate conversion means for converting 2D coordinates for each player area in the silhouette video into 3D coordinates based on the position and focal length of the camera;
Based on the three-dimensional coordinates converted by the three-dimensional coordinate conversion means, the position and focal length of the camera, and a predetermined player size, a two-dimensional player region in which the player exists in the input video A second two-dimensional player area setting means for setting
Area threshold value generating means for generating a threshold value for determining whether or not the player area is valid as the player area based on the size of the two-dimensional player area set by the second two-dimensional player area setting means; ,
Based on the threshold generated by the area threshold generation means, variable area determination means for determining whether the player area in the silhouette video is valid as the area of the player,
For athletes area that is determined to be valid by the variable area determination unit, the offside line detection device according to claim 1, characterized in that it estimates the 3-dimensional estimation player coordinates.
1単位時間過去に予測された前記選手領域の3次元座標である3次元予測選手座標と、現在の前記選手領域の3次元座標である3次元選手座標との距離に基づいて、前記選手領域を前記選手毎に検出し、追跡する検出・追跡手段と、
この検出・追跡手段で検出し、追跡された前記選手毎の3次元選手座標を、時間方向に平滑化して、3次元推定選手座標とするとともに、1単位時間後の前記選手領域の3次元座標を前記3次元予測選手座標として予測する予測・推定手段と、
この予測・推定手段で予測された3次元予測選手座標を1単位時間遅延させる遅延手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のオフサイドライン検出装置。 The three-dimensional player coordinate estimation means includes:
Based on the distance between the three-dimensional predicted player coordinates that are three-dimensional coordinates of the player area predicted in one unit time in the past and the three-dimensional player coordinates that are three-dimensional coordinates of the current player area, Detecting and tracking means for detecting and tracking for each player;
The three-dimensional player coordinates for each player detected and tracked by this detection / tracking means are smoothed in the time direction to obtain three-dimensional estimated player coordinates, and the three-dimensional coordinates of the player area after one unit time. Predicting / estimating means for predicting as the three-dimensional predicted player coordinates,
Delay means for delaying the three-dimensional predicted player coordinates predicted by the prediction / estimation means by one unit time;
The offside line detection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記オフサイドライン位置出力手段は、
前記分類手段で審判が分類されている場合、前記審判の中で前記ゴールラインに最も近い位置が、前記特定したオフサイドラインの位置よりも、予め定めた閾値を超えて前記ゴールラインに近いときは、前記審判の位置の中でゴールラインに最も近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のオフサイドライン検出装置。 By storing the statistic of the referee's clothing color in the color statistic storage means, in addition to the player, the classification means takes the umpire as an object of classification ,
The offside line position output means includes
When the referee is classified by the classification means, when the position closest to the goal line in the referee is closer to the goal line than a position of the specified offside line exceeds a predetermined threshold. 5. The offside line detection device according to claim 1 , wherein a position closest to a goal line among the positions of the referee is specified as the position of the offside line.
前記入力映像から、時系列にオブジェクト領域と背景領域とに分割したシルエット映像を生成するシルエット映像生成手段と、
このシルエット映像生成手段で生成されたシルエット映像における前記オブジェクト領域の大きさに基づいて当該オブジェクトを人物又はボールと判定しつつ、前記オブジェクト領域の位置及び大きさと、前記カメラが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、前記オブジェクト領域の位置を3次元座標上で追跡することで、前記人物及び前記ボールの位置を3次元推定人物座標及び3次元推定ボール座標として推定する3次元オブジェクト座標推定手段と、
この3次元オブジェクト座標推定手段で推定された3次元推定人物座標と、前記カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた人物の大きさとに基づいて、前記入力映像内における、前記人物が存在する2次元選手領域を設定する2次元人物領域設定手段と、
この2次元人物領域設定手段で設定された2次元人物領域と、前記シルエット映像内の前記オブジェクト領域との共通する領域内における、前記入力映像の色の統計量を測定する色統計量測定手段と、
審判の服色に基づく色の統計量と、チーム毎のゴールキーパの服色に基づく色の統計量と非ゴールキーパの服色に基づく色の統計量とを少なくとも記憶した色統計量記憶手段と、
この色統計量記憶手段に記憶されている色の統計量と、前記色統計量測定手段で測定された色の統計量とに基づいて、前記人物を審判、並びに、チーム別の前記ゴールキーパと前記非ゴールキーパとに分類する分類手段と、
この分類手段で分類された選手毎のチームと、前記3次元推定人物座標及び3次元推定ボール座標とに基づいて、前記オフサイドラインの位置を特定して出力するオフサイドライン位置出力手段と、を備え、
前記オフサイドライン位置出力手段は、
現在注目しているチーム側のゴールキーパが前記分類手段で分類されていない場合、前記分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに最も近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定し、
現在注目しているチーム側のゴールキーパが前記分類手段で分類されている場合、前記分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置及び当該ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに2番目に近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定し、
さらに、前記分類手段で審判が分類されている場合、前記審判の中で前記ゴールラインに最も近い位置が、前記特定したオフサイドラインの位置よりも、予め定めた閾値を超えて前記ゴールラインに近いときは、前記審判の位置の中でゴールラインに最も近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定し、
また、さらに、前記3次元オブジェクト座標推定手段によって前記3次元推定ボール座標としてボールが検出されている場合、前記ボールの位置が、前記特定したオフサイドラインの位置よりも、前記ゴールラインに近いときは、前記ボールの位置を前記オフサイドラインの位置として特定することを特徴とするオフサイドライン検出装置。 An offside line detection device that detects an offside line from an input image obtained by shooting a soccer game with a camera,
A silhouette image generating means for generating a silhouette image divided from the input image, the time-based and object area and the background area,
While determining the object as a person or a ball based on the size of the object area in the silhouette video generated by the silhouette video generation means, the position and size of the object area, the position where the camera is installed, and the shooting A three-dimensional object that estimates the position of the person and the ball as a three-dimensional estimated person coordinate and a three-dimensional estimated ball coordinate by tracking the position of the object region on the three-dimensional coordinates based on the focal distance at the time Coordinate estimation means;
And 3-dimensional estimation person coordinates estimated by the three-dimensional object coordinates estimating means, the position and focal length of the camera, based on the magnitude of the predetermined person, within the input image, the person is present 2 Two-dimensional person area setting means for setting a three-dimensional player area;
A two-dimensional human region set in this two-dimensional human region setting means, the common area between the object region in the silhouette image, and the color statistics measuring means for measuring the color statistics of the input image ,
A color statistic storage means for storing at least a color statistic based on a referee's clothing color, a color statistic based on a goalkeeper's clothing color for each team, and a color statistic based on a non-goalkeeper's clothing color ;
Wherein the statistic of the color stored in the color statistic storage means, based on the statistics of the measured color the color statistics measuring means, the referee said person, as well as the team by the goalkeeper Classification means for classifying as non-goal keeper ,
Offside line position output means for specifying and outputting the position of the offside line based on the team for each player classified by the classification means, and the three-dimensional estimated person coordinates and the three-dimensional estimated ball coordinates. ,
The offside line position output means includes
If the goal keeper of the team currently focused on is not classified by the classification means, the position closest to the goal line of the team among the non-goal keeper positions of the team classified by the classification means is As the offside line location,
When the goalkeeper of the team currently focused on is classified by the classification means, the position of the non-goalkeeper of the team classified by the classification means and the position of the goalkeeper are displayed on the goal line of the team. Specify the second closest position as the offside line position,
Furthermore, when the referee is classified by the classification means, the position closest to the goal line in the referee is closer to the goal line than the specified offside line position by exceeding a predetermined threshold. When the position of the referee, the position closest to the goal line is specified as the position of the offside line,
Further, when a ball is detected as the three-dimensional estimated ball coordinates by the three-dimensional object coordinate estimating means, when the position of the ball is closer to the goal line than the position of the specified offside line An offside line detection device that identifies the position of the ball as the position of the offside line .
前記入力映像から、時系列に選手領域と背景領域とに分割したシルエット映像を生成するシルエット映像生成手段、
このシルエット映像生成手段で生成されたシルエット映像における前記選手領域の位置と、前記カメラが設置された位置及び撮影時の焦点距離とに基づいて、前記選手領域の位置を3次元座標上で追跡することで、前記選手の位置を3次元推定選手座標として推定する3次元選手座標推定手段、
この3次元選手座標推定手段で推定された3次元推定選手座標と、前記カメラの位置及び焦点距離と、予め定めた選手の大きさとに基づいて、前記入力映像内における、前記選手が存在する2次元選手領域を設定する2次元選手領域設定手段、
この2次元選手領域設定手段で設定された2次元選手領域と、前記シルエット映像内の前記選手領域との共通する領域内における、前記入力映像の色の統計量を測定する色統計量測定手段、
色統計量記憶手段に記憶されているチーム毎のゴールキーパの服色に基づく色の統計量と非ゴールキーパの服色に基づく色の統計量と、前記色統計量測定手段で測定された色の統計量とに基づいて、前記選手をチーム別の前記ゴールキーパと前記非ゴールキーパとに分類する分類手段、
この分類手段で分類された選手毎のチームと、前記3次元選手座標推定手段で推定された3次元推定選手座標とに基づいて、前記オフサイドラインの位置を特定して出力するオフサイドライン位置出力手段、として機能させ、
前記オフサイドライン位置出力手段は、
現在注目しているチーム側のゴールキーパが前記分類手段で分類されていない場合、前記分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに最も近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定し、
現在注目しているチーム側のゴールキーパが前記分類手段で分類されている場合、前記分類手段で分類されている当該チームの非ゴールキーパの位置及び当該ゴールキーパの位置の中で、当該チームのゴールラインに2番目に近い位置を前記オフサイドラインの位置として特定することを特徴とするオフサイドライン検出プログラム。 In order to detect off-side lines from input images taken with soccer cameras,
Silhouette video generation means for generating a silhouette video divided into a player area and a background area in time series from the input video,
Based on the position of the player area in the silhouette video generated by the silhouette video generation means, the position where the camera is installed, and the focal length at the time of shooting, the position of the player area is tracked in three-dimensional coordinates. 3D player coordinate estimation means for estimating the position of the player as 3D estimated player coordinates,
Based on the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimating means, the position and focal length of the camera, and a predetermined player size, the player exists in the input video 2 2D player area setting means for setting a 3D player area,
A color statistic measuring means for measuring a statistic of the color of the input video in a region common to the two-dimensional player region set by the two-dimensional player region setting unit and the player region in the silhouette video;
Color statistics based on the goalkeeper's clothing color for each team and color statistics based on the clothing color of the non-goalkeeper stored in the color statistics storage means, and the color statistics measured by the color statistics measurement means Classification means for classifying the players into the goal keeper and the non-goal keeper for each team based on the amount;
Offside line position output means for specifying and outputting the position of the offside line based on the team for each player classified by the classification means and the three-dimensional estimated player coordinates estimated by the three-dimensional player coordinate estimation means , to function as,
The offside line position output means includes
If the goal keeper of the team currently focused on is not classified by the classification means, the position closest to the goal line of the team among the non-goal keeper positions of the team classified by the classification means is As the offside line location,
When the goalkeeper of the team currently focused on is classified by the classification means, the position of the non-goalkeeper of the team classified by the classification means and the position of the goalkeeper are displayed on the goal line of the team. An offside line detection program characterized by specifying a second closest position as the position of the offside line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004230784A JP4533037B2 (en) | 2003-12-26 | 2004-08-06 | Offside line detection device and program thereof |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003434735 | 2003-12-26 | ||
JP2004230784A JP4533037B2 (en) | 2003-12-26 | 2004-08-06 | Offside line detection device and program thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005209148A JP2005209148A (en) | 2005-08-04 |
JP4533037B2 true JP4533037B2 (en) | 2010-08-25 |
Family
ID=34914343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004230784A Expired - Fee Related JP4533037B2 (en) | 2003-12-26 | 2004-08-06 | Offside line detection device and program thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4533037B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4551245B2 (en) * | 2005-03-03 | 2010-09-22 | 日本放送協会 | Online coordinate value correction device and online coordinate value correction program |
JP4764332B2 (en) * | 2006-12-28 | 2011-08-31 | 日本放送協会 | Parameter information creation device, parameter information creation program, event detection device, and event detection program |
GB2452510A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-11 | Sony Corp | System For Communicating A Three Dimensional Representation Of A Sporting Event |
JP2010074776A (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Sony Corp | Display control apparatus, display control method, and program |
KR101835818B1 (en) * | 2011-12-19 | 2018-03-07 | 주식회사 엔씨소프트 | Apparatus and method of view point diversification using three dimensional graphic data of broadcasting objects |
WO2013173143A1 (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | Ubiquity Broadcasting Corporation | Intelligent video system using electronic filter |
CN110378178B (en) * | 2018-09-30 | 2022-01-28 | 毫末智行科技有限公司 | Target tracking method and device |
CN111340932A (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 富士通株式会社 | Image processing method and information processing device |
JP7427188B2 (en) * | 2019-12-26 | 2024-02-05 | 国立大学法人 東京大学 | 3D pose acquisition method and device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001104533A (en) * | 1999-10-05 | 2001-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | Device for aiding to judge offside |
JP2002224260A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-13 | Nec Corp | Offside decision assisting system |
JP2003008990A (en) * | 2001-06-19 | 2003-01-10 | Nhk Engineering Services Inc | Video assist effect generation device, video transmission device, and video reception device |
JP2004221870A (en) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Gen Tec:Kk | Method for editing picture for analyzing movement of player or the like |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0756990A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-03 | Csk Corp | Supervisory discrimination system for sporting game |
JP3631266B2 (en) * | 1994-05-13 | 2005-03-23 | 株式会社応用計測研究所 | Measuring device for moving objects |
-
2004
- 2004-08-06 JP JP2004230784A patent/JP4533037B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001104533A (en) * | 1999-10-05 | 2001-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | Device for aiding to judge offside |
JP2002224260A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-13 | Nec Corp | Offside decision assisting system |
JP2003008990A (en) * | 2001-06-19 | 2003-01-10 | Nhk Engineering Services Inc | Video assist effect generation device, video transmission device, and video reception device |
JP2004221870A (en) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Gen Tec:Kk | Method for editing picture for analyzing movement of player or the like |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005209148A (en) | 2005-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11951373B2 (en) | Automated or assisted umpiring of baseball game using computer vision | |
JP6525453B2 (en) | Object position estimation system and program thereof | |
US12260678B2 (en) | Detection of kinetic events and mechanical variables from uncalibrated video | |
US6441846B1 (en) | Method and apparatus for deriving novel sports statistics from real time tracking of sporting events | |
JP6704606B2 (en) | Judgment system and judgment method | |
CN109684919B (en) | A machine vision-based badminton serve violation discrimination method | |
JP2009064445A (en) | Image processor and method | |
CN103745483A (en) | Mobile-target position automatic detection method based on stadium match video images | |
Shimizu et al. | Prediction of future shot direction using pose and position of tennis player | |
JP4533037B2 (en) | Offside line detection device and program thereof | |
US20240020874A1 (en) | Device, computer program and method | |
JP2021135619A (en) | Situation identification device, situation learning device and program | |
KR101703316B1 (en) | Method and apparatus for measuring velocity based on image | |
JP4644022B2 (en) | Video analysis apparatus and video analysis program | |
US10839532B2 (en) | Image processing method and information processing apparatus | |
JP6760610B2 (en) | Position measurement system and position measurement method | |
Leong et al. | Computer vision approach to automatic linesman | |
Arbués-Sangüesa et al. | Head, shoulders, hip and ball... hip and ball! using pose data to leverage football player orientation | |
Ulya et al. | HiroPoseEstimation: A Dataset of Pose Estimation for Kid-Size Humanoid Robot | |
Monier et al. | A computer vision based tracking system for indoor team sports | |
Yu | Automatic basketball tracking in broadcast basketball video | |
Ren et al. | Real-time 3D soccer ball tracking from multiple cameras | |
Sachdeva | Detection and Tracking of a Fast-Moving Object in Squash using a Low-Cost Approach | |
CN114681885B (en) | Golf swing analysis system, golf swing analysis method, and information storage medium | |
CN114681886B (en) | Golf swing analysis system, golf swing analysis method and information storage medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070226 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100223 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100423 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100518 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100611 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140618 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |